REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … ·...

129
REDUCTION 20112014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards 31012015

Transcript of REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … ·...

Page 1: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

 

 

 

 

 

 

REDUCTION 2011‐2014 

 

Deliverable 6.3.3 

Final Report on Contributions to Standards 

31‐01‐2015 

 

 

Page 2: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

II 

 

 

 

 

Public Document 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 3: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

III 

 

 

 

 

 

Project acronym: REDUCTION   

Project full title: Reducing Environmental Footprint based on Multi‐Modal Fleet management Systems for Eco‐Routing and Driver Behaviour Adaptation 

 

Work Package:    WP6 

 

 

Document title:    Final Report on Contributions to Standards 

Version:      3.0 

Official delivery date:  31/01/2015 

Actual publication date:  31/01/2015 

Type of document:    Report 

Nature:                 Public 

               

 

Authors:  Dimitrios Katsaros  (UTH), Katerina Pechivanidou  (UTH), Marcel Vale  (TRI),  S.  Ghosh  (DEL),  Chris  Hedges  (DEL),  A.  Mika‐Kurosawa (DEL) 

 

Approved by:     REDUCTION consortium partners 

Page 4: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

IV 

 

  

Version  Date  Sections Affected 

1.0  31/07/2014  Initial version 

2.0  14/08/2014  Review comments processed 

3.0  29/01/2015  Minor changes were introduced 

 

Executive Summary  

Implementation of car‐2‐car requires interoperability between all the communication equipment that will be available in the market. Hence a standardization of the protocols is urgently needed for such an  implementation. Delphi being an  international company, have decided  to work  in the standardization effort in the US and in the EU so that standards are monitored in the major markets and common grounds are found and used.  

The first part of this deliverable describes the development process of the DVM‐Exchange ([1]) standard, which will be an open standard  for  the  interoperability of road  traffic management systems,  especially  in  the  context  of Network Management.  Trinité  is  one  of  the  initiating companies developing this standard. The standard is needed in order to deploy a larger area of Traffic management with traffic management systems from different vendors.  This deliverable relates the current status of the standard, the key choices made in the course of 2011 and 2012, and  the key challenges encountered.  It also describes  the Network Management approach on which  the  standard  is  based.  Then,  this  deliverable  documents  DELPHI’s  efforts  towards standardization.  Then,  it  includes  a  detailed  description  of  UTH’s  efforts  related  to  the implementation and  improvement of  the Geonetworking protocols, which comprises  the  first concrete  effort  towards REDUCTION’s  contribution  to  standards.  Finally,  it  presents UTH’s efforts related  to  the  implementation and evaluation of a dissemination protocol  for network‐wide  broadcasting  operations;  it  is  an  improvement  over  the well‐known  standard  routing OLSR  (Optimized Link‐State Routing) protocol, which  is  the  IETF RFC3626  standard  routing protocol for mobile ad hoc networks. 

                                                                              

Page 5: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

Table of Contents Executive Summary.................................................................................................................................IV

Table of Contents ....................................................................................................................................... 5

List of Tables ............................................................................................................................................... 7

List of Figures ............................................................................................................................................. 8

Glossary..................................................................................................................................................... 11

1. Introduction .......................................................................................................................................... 16

1.1 Project Overview............................................................................................................................ 16

1.2 Work Package Objectives and Tasks ........................................................................................... 16

1.3 Objective of this Deliverable......................................................................................................... 17

2. Related Work and REDUCTION....................................................................................................... 18

2.1 The DVM‐Exchange Standard...................................................................................................... 18

2.1.1 Introduction ............................................................................................................................. 18

2.1.2 Overview of the DVM‐Exchange standard ......................................................................... 19

2.2 The Datex II standard .................................................................................................................... 21

2.3 Intra‐Vehicle communications standard .................................................................................... 22

2.3.1 Overview.................................................................................................................................. 22

2.3.2 FMS – Fleet Management Systems ....................................................................................... 22

2.4 V2X communications standards .................................................................................................. 22

2.4.1 SAE Standardizations efforts for V2X.................................................................................. 24

3. Framework and Methodology ........................................................................................................... 31

Page 6: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

3.1 REDUCTION and DVM Exchange.............................................................................................. 31

3.1.1 Requirements for DVM Exchange ........................................................................................ 31

3.1.2 High‐level description............................................................................................................ 31

3.1.3 How to use the standard........................................................................................................ 34

3.2 REDUCTION and DATEX II ........................................................................................................ 35

3.2.1 Description of the DATEX II adoption to Reduction ......................................................... 36

3.3 REDUCTION and V2X standards ............................................................................................... 38

3.3.1 DELPHI’s active involvement in standards: 4.5.1 Car‐2‐car consortium standardization work ................................................................................................................................................... 40

4. Extensions to Geonetworking protocol............................................................................................. 47

4.1 Proposed contributions to the standard ETSI TS 102 636‐4‐1 .................................................. 47

4.2 Implementation of the Geonetworking protocol....................................................................... 48

4.2.1 Intelligent Transport Systems Architecture ........................................................................ 48

4.2.2 Facilities Layer protocols ....................................................................................................... 52

4.2.3 Network and Transport Layer protocols ............................................................................. 53

4.2.4 Access Layer protocols ........................................................................................................... 56

4.2.5 GeoNetworking Implementation.......................................................................................... 60

4.2.6 GeoNetworking Packets......................................................................................................... 64

4.2.7 Defining a Geographical area................................................................................................ 72

4.2.8 Communication with upper layer ........................................................................................ 75

4.2.9 Communication with the management layer ..................................................................... 78

4.2.10 Other Implementation Details............................................................................................. 79

Page 7: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

4.2.11 Evaluation of the GeoNetworking Daemon.................................................................... 104

4.2.12 Testbed Related extensions................................................................................................ 107

5. Protocols for network‐wide broadcasting ...................................................................................... 112

5.1 Influential nodes in complex networks..................................................................................... 113

5.1.1 Control Centrality ................................................................................................................. 113

5.1.2 From Control Centrality to pCoCe ..................................................................................... 114

5.1.3 pCoCe relay set selection ..................................................................................................... 115

5.1.4 OLSR MPR set selection ....................................................................................................... 116

5.2 Performance Evaluation.............................................................................................................. 117

5.2.1 Simulation design ................................................................................................................. 117

5.2.2 Dissemination to the entire grid ......................................................................................... 118

5.3 Concluding remarks .................................................................................................................... 123

6. REDUCTION and standards ............................................................................................................ 124

7. Final Assessment................................................................................................................................ 125

8. Conclusion .......................................................................................................................................... 126

References ............................................................................................................................................... 127

List of Tables Table 1. Summary table for the objectives of the deliverable. ........................................................... 17

Table 2. DATEX II data message structure and fields. ....................................................................... 37

Table 3. DATEX II data message reply structure and fields. ............................................................. 38

Table 4. Specification of minimum antenna performance. ................................................................ 44

Page 8: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

Table 5. Test scenario parameters. ......................................................................................................... 46

Table 6 : Frequencies and applications on ITS ..................................................................................... 57

Table 7 : MIB values and their initial configuration............................................................................ 86

Table 8. Exploitation and extensions to standards by REDUCTION. ............................................ 124

Table 9. Standards used/developed in the context of REDUCTION. ............................................. 126

 

List of Figures Figure 1.  Present situation in traffic management.………………………...…………………….  19

Figure 2.  Two TM systems connected via DVM Exchange …………………………………….  20

Figure 3. Red marked cells describe DELPHI’s efforts in SAE.......................................................... 23

Figure 4. C2CCC basic system components. ........................................................................................ 26

Figure 5. C2CCC extended basic system components........................................................................ 26

Figure 6. Cooperation overview ‐ Mandate M/453 context................................................................ 28

Figure 7. REDUCTION message exchange flow. ................................................................................ 35

Figure 8. Abstract C2C link..................................................................................................................... 41

Figure 9. A generic test scenario. ........................................................................................................... 45

Figure 10: ITS Network Architecture .................................................................................................... 48

Figure 11 : ITS Network architecture (general).................................................................................... 50

Figure 12 : ITS Station Architecture: Application Unit and Control and Communication Units in a single On Board Unit ............................................................................................................................ 51

Figure 13 : General ITS Station protocol stack ..................................................................................... 51

Figure 14 : ITS Network and Transport Layer protocols.................................................................... 54

Figure 15 : The GeoNetworking protocol stack ................................................................................... 55

Page 9: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

Figure 16 : ITS IPv6 protocol stack ........................................................................................................ 55

Figure 17 : ITS GeoNetworking with IPv6 support protocol stack................................................... 56

Figure 18 : ITS‐G5 Elements.................................................................................................................... 56

Figure 19: Requirements for spectral power density in the 5 GHz range for ITS stations ............ 58

Figure 20 : Modulation scheme and data rates for ITS G5 applications........................................... 58

Figure 21 : MAC header of IEEE 802.11 ................................................................................................ 59

Figure 22 : EDCA parameters for Contention Window in IEEE 802.11 ........................................... 59

Figure 23 : GeoNetworking Address format........................................................................................ 60

Figure 24 : Configuration parameters of the GN address .................................................................. 61

Figure 25 : LPV format ............................................................................................................................ 61

Figure 26 : Configguration Parameters of LPV.................................................................................... 63

Figure 27 : SPV format............................................................................................................................. 63

Figure 28 : GN packet structure ............................................................................................................. 64

Figure 29 : Common Header Format..................................................................................................... 65

Figure 30 : Configuration Parameters for Common Header ............................................................. 66

Figure 31 : TSB packet header ................................................................................................................ 67

Figure 32 : TSB Extended Header configuration parameters ............................................................ 68

Figure 33 : GeoBroadcast/GeoAnycast packet header ........................................................................ 68

Figure 34 : GeoBroadcast/GeoAnycast Extended Header configuration parameters .................... 69

Figure 35 : GeoUnicast packet header................................................................................................... 69

Figure 36 : GeoUnicast Extended Header configuration parameters............................................... 70

Figure 37 : Location Service example .................................................................................................... 71

Figure 38 : Common Header Location Service parameters ............................................................... 71

Page 10: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

10 

 

Figure 39 : Definition of a Circular Area............................................................................................... 72

Figure 40 : Definition of a Rectangular Area........................................................................................ 73

Figure 41 : Definition of an Elliptical Area ........................................................................................... 73

Figure 42 : The GeoNetworking SAPs .................................................................................................. 75

Figure 43 : GeoNetworking implementation architecture ................................................................. 79

Figure 44 : DELPHIʹs OBU...................................................................................................................... 80

Figure 45: SHB transmission flowchart................................................................................................. 89

Figure 46 : TSB transmission flowchart ................................................................................................ 91

Figure 47 : GeoBroadcasst transmission flowchart ............................................................................. 93

Figure 48 : GeoAnycast transmission flowchart .................................................................................. 94

Figure 49 : GeoUnicast transmission flowchart ................................................................................... 96

Figure 50 : Common actions upon reception of GN packets ............................................................. 97

Figure 51 : TSB/SHB packet reception flowchart................................................................................. 98

Figure 52 : GeoBroadcast/GeoAnycast packet reception flowchart.................................................. 99

Figure 53 : GeoUnicast packet reception flowchart .......................................................................... 101

Figure 54 : Starting the gpsfake application....................................................................................... 104

Figure 55 : Transmission of Beacons ................................................................................................... 105

Figure 56 : Starting facility layer .......................................................................................................... 105

Figure 57 : Capturing CAM messages ................................................................................................ 106

Figure 58 : GeoBroadcast packet transmission .................................................................................. 106

Figure 59: NITOS testbed deployment................................................................................................ 108

Figure 60 : NITOS testbed architecture............................................................................................... 109

Figure 61.  OMF architecture. ............................................................................................................... 110

Page 11: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

11 

 

Figure 62. In and out neighborhoods in a typical vehicular network. ........................................... 114

Figure 63. Pseudo‐code for pCoCe relay set selection . .................................................................... 116

Figure 64. Pseudo‐code OLSR MPR set selection. ............................................................................. 117

Figure 65. OLSR versus 2pCoCe with vehicle velocity at 14m/s..................................................... 119

Figure 66. OLSR versus 2pCoCe with vehicle velocity at 20m/s..................................................... 119

Figure 67. OLSR versus 2pCoCe with vehicle velocity at 28m/s..................................................... 120

Figure 68. Normalized coverage by number of selected mprs of each method............................ 121

Figure 69. Comparing pCoCe’s performance with 2 and 3 hops distance. ................................... 122

Figure 70. Communication range at 250m for frequency of vehicles every 1 seconds. ............... 123

 

Glossary AASHTO  American Association of State Highway and Transportation Officials API  Application Programming Interface ASL  Adaptation Sub Layer AU  Application Unit BRAN  Broadband Radio Access Networks BSA    Basic Set of Applications BSM  Basic Safety Message BTP  Basic Transport Protocol C2C  Car‐to‐Car C2X   Car‐to‐X (Infrastructure or Vehicle) C2I  Car‐to‐Infrastructure C2CCC  Car‐to‐Car Communication Consortium C2P  Child‐to‐Parent CAM   Cooperative Awareness Message CALM  Communications access for land mobiles CAN  Controller Area Network CBF  Contention Based Forwarding CCU  Control and Communication Unit 

Page 12: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

12 

 

CEN  Comité Européen de Normalisation; (European Committee for Standardization) CENELEC  Comité Européen de Normalisation Électrotechnique;  (European Committee  for 

Electrotechnical Standardization) CW  Contention Window DENM  Decentralized Environment Notification Message DFS  Dynamic Frequency Selection DG‐INFSO   Directorate General for Information Society and Media DSRC  Dedicated Short Range Communications DVM  Dynamic Verkeers (Traffic) Management ECC  European Control Conference EDCA  Enhanced Distributed Channel Access EFC  Electronic Fee Collections ERC  Energy Regulatory Commission ESO  European Standardization Organization ETC  Electronic Tall Collections ETSI  European Telecommunications Standards Institute FIRE  Future Internet Research and Experimentation FCS  Frame Check Summary GF  Greedy Forwarding GN  GeoNetworking GN_ADDR  GeoNetworking Address GPL   General Public Licence HCCA  Hybrid Coordination Function Controlled Channel Access HCF  Hybrid Coordination Function HL  Hop Limit HST  Header Subtype HT  Header Type HTG  Harmonization Task Group HTTP  HyperText Transfer Protocol IEEE  Institute of Electrical and Electronics Engineers IETF  Internet Engineering Task Force ISO  International Standardization Organization IP  Internet Protocol IPv4  Internet Protocol version 4 IPv6  Internet Protocol version 6 ITE  Institute of Transportation Engineers 

Page 13: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

13 

 

ITS  Intelligent Transportation Systems LAN  Local Area Network LL  Link Layer LL_ADDR   Link Layer Address LoT  Location Table LPV  Long Position Vector LS  Location Service LT  Lifetime LTE  Long Term Evolution MAC  Medium Access Control MANET  Mobile Adhoc Networks MFR  Most Forward within Radius MGMT  Management MIB  Management Information Base MID  MAC ID MLME  MAC sublayer Management Entity NEMA  National Electrical Manufacturers Association NFP  Nearest with Forward Process NH  Next Header NITOS  Network Implementation Testbed using Open Source code NM   Network Management NMEA  National Marine Electronics Association NTCIP  National Transportation Communications for ITS Protocol OBU  On Board Unit OCIT  Open Communication Interface for Road Traffic Control Systems OEM  Original Equipment Manufacturer OMF  cOntrol and Management Framework OML  OMF Measurement Library OSI  Open Systems Interconnection P2C  Peer‐to‐Child P2P  Peer‐to‐Peer PCF  Point Coordination Function PDU  Protocol Data Unit PHY  Physical Layer PKI   Public Key Infrastructure PL  Payload Length 

Page 14: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

14 

 

PLME  PHY layer Management Entity POS  Position POTI  Position and Time PV  Position Vector QoS  Quality of Service R&D  Research and Development RHW  Road Hazard Warning RDS  Radio Data System RHW  Road Hazard Warning RLAN  Radio Local Area Network RSU  Road Side Unit SAE   Society of Automotive Engineers SAP  Service Access Point SDN  Software Defined Networking SDO  Standardization Organization SDR  Software Defined Radios SDU  Service Data Unit SE  Sender SHB  Single Hop Broadcast SLA  Service Level Agreements SN  Sequence Number SO  Source SPAT   Signal Phase and Timing  SPN  Short Position Vector STA  Station TMC  Traffic Message Channel TNM  Traffic Network Management TOPO  Topology Message TPC  Transmission Power Control TSB  Topologically Scoped Broadcast TST  Timestamp USRP  Universal Serial Radio Peripheral V2I  Vehicle‐to‐Infrastructure V2V  Vehicle‐to‐Vehicle V2X  Vehicle‐to‐X (Infrastructure or Vehicle)  

Page 15: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                  D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

15 

 

USDOT   United States Department of Transportation  WAVE  Wireless Access in Vehicular Environments WIFI  Wireless‐Fidelity WIMAX  Worldwide Interoperability for Microwave Access WLAN   Wireless LAN XML    eXtensive Markup Language 

 

 

 

 

Page 16: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

16                    

1. Introduction 

1.1 Project Overview 

Reduction  of CO2  emissions  is  a  great  challenge  for  the  transport  sector  nowadays. Despite recent progress in vehicle manufacturing and fuel technology, still a significant fraction of CO2 emissions  in  EU  cities  is  resulting  from  vehicular  transportation.  Therefore,  additional innovative  technologies  are  needed  to  address  the  challenge  of  reducing  emissions.  The REDUCTION project focuses on advanced ICT solutions for managing multi‐modal fleets and reducing their environmental footprint. REDUCTION collects historic and real‐time data about driving  behavior,  routing  information,  and  emissions  measurements  that  are  processed  by advanced predictive analytics to enable fleets enhancing their current services as follows:  

1) Optimizing driving behavior: supporting effective decision making  for  the enhancement of drivers’  education  and  the  formation  of  effective  policies  about  optimal  traffic  operations (speeding, braking,  etc.), based on  the  analytical  results over  the data  that  associate driving‐behavior patterns with CO2 emissions;  

2)  Eco‐routing:  suggesting  environmental‐friendly  routes  and  allowing  multi‐modal  lets  to reduce their overall mileage automatically; and  

3) Support  for multi‐modality: offering a  transparent way  to  support multiple  transportation modes and enabling co‐modality.  

REDUCTION follows an interdisciplinary approach and brings together expertise from several communities.  Its  innovative,  decentralized  architecture  allows  scalability  to  large  fleets  by combining  both V2V  and V2I  approaches.  Its  planned  commercial  exploitation,  based  on  its proposed cutting edge technology, aims at providing a major breakthrough in the fast growing market of services for ʺgreenʺ fleets in EU and worldwide, and present substantial impact to the challenging environmental goals of EU. 

1.2 Work Package Objectives and Tasks The  goal  of  work  package WP6  is  to make  the  results  of  REDUCTION  publicly  available through peer‐reviewed publications, conference presentations, press releases, Web pages, and contributions  to  standards.  It  consists  of  tasks  relevant  to  dissemination  (T6.1),  exploitation (T6.2),  and  contribution  to  standards  (T6.3).  As  far  as  the  peer‐reviewed  publications  are concerned, the academic partners of REDUCTION have set as their target to publish their work in  premium  quality  IEEE  journals,  transactions  and magazines. As  far  as  the  exploitation  is concerned, the REDUCTION partners have set as their target to incorporate the ideas developed in  the  context of  this  three year period  into  industrial products, and  train young  researchers 

Page 17: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

17                    

(offer PhD and MSc studies). Finally, as far as the contributions to standards is concerned, since the acceptance of a standards proposal is a time‐consuming process, and it is not expected that it will happen within the running‐time of the project, the partners of REDUCTION have set as a realistic  target  to  develop  new  ideas,  and  measure  their  performance  with  respect  to  the currently established standards and submit these ideas for publication in  journals/conferences, and afterwards to work them for a standards submission. In summary, partners will search for and use existing and contribute  if possible  to  fleet‐management standards used  in  the EU. Of particular importance is the effort of the partners involved in wireless communication tasks to detect any shortcomings of the established standards in that area, and improve them. 

1.3 Objective of this Deliverable 

This deliverable aims at task T6.3 which is coordinated by DELPHI, and its objective is two fold: a)  to review all available standards  to see which are  the most suitable  to use and build upon, and  b)  to  describe  our  efforts  (i.e., UTH’s  efforts)  during  the  lifetime  of  the  project  on  the implementation  and  extension  of  the  Geonetworking  protocol,  as well  as  on  dissemination protocols. As far as the former goal is concerned, the results will feed into the standards being used  in all work packages  to be highly  interoperable with other passenger  fleet‐management systems  not  developed  in  REDUCTION.  Solutions  delivered  by  REDUCTION  will  build, wherever possible, upon existing open source/freely available standards. If for any scenario no current standard  is sufficient,  the most promising one will be extended accordingly. As far as the  latter  goal  is  concerned,  contributions  to  standards have  arisen  by making  extensions  to existing  standards  (i.e.,  Geonetworking  protocol)  or  developing  new  solutions  (i.e.,  pCoCe protocol).  These will  be  communicated with  the  expert  sub‐committees  of  standard  issuing organisations (e.g., ISO, SAE, IEEE) and approval of suggested extensions will be sought. 

Objective to achieve  Task  Methodology 

Traffic information exchange Setting a common set of data exchange  specifications 

Use of DATEX II standard 

Network management Interoperability of road traffic management systems 

Further development of the DVM‐Exchange standard 

V2X communication (SAE J2735, SAE 2945) 

Support for application processes  DRSC message sublayer 

V2V multi‐hop vehicle communication  Georouting capabilities Extensions to the Geonetworking protocol (IEEE 1609.3) 

V2V network‐wide communication  Network‐wide broadcasting A better alternative than IETF RFC3626 

Table 1. Summary table for the objectives of the deliverable. 

 

Page 18: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

18                    

2. Related Work and REDUCTION In this section we will describe the basics of three standards that will play a crucial role in the design  of REDUCTION. Although, REDUCTION’s  areas  of  interest  are  quite  broad  and  the standards developed there are could also be part of this deliverable, we focus here exclusively on the standards that are absolutely related/necessary to REDUCTION. 

2.1 The DVM‐Exchange Standard 

2.1.1 Introduction Network Management (NM) manages road traffic in a way that takes the network context into account.  It  contrasts with  the more  common  local measures  for  traffic management,  such  as traffic signals, ramp metering, and variable message signs,  that have a geographic scope of at most one node in the network or just a short road segment. It is easy to solve congestion at one place by shifting it to some other place. This is what local measures often do and what NM tries to prevent. But NM is not a well‐established method of traffic management. It is in the middle of the process of development, a process started  in the mid‐nineties and which  is rather slow, due  to  a  number  of  reasons,  the most  important  one  being  the  sheer  complexity  of  traffic behavior  in  a  network,  especially  dense  traffic.  The  increasing  levels  of  congestion  in many densely  populated  areas  in  the world  urgently  need  an  effective NM,  because  local  traffic management measures are  limited  in  their  capabilities  for  structural  reduction of  congestion. Speeding  up  the  development  process  of  NM  would  be  welcomed  by  traffic management authorities at many places in the world. 

A second important reason for the slow development of NM is that implementing NM systems is currently a tedious and expensive endeavor. This is due to the fact that one has to deal with the  legacy  roadside  equipment, which  stems  from many  different manufacturers  and  from different periods in the past and which was never designed to be part of a comprehensive NM system.  Without  a  connectivity  and  interoperability  standard,  huge  numbers  of  ad‐hoc interfaces have to be built and maintained, which makes implementation attempts rarely viable beyond a limited pilot period [13]. There is a broad consensus that such a standard is needed. The key challenge in developing such a standard is however the fact that the theory of NM is itself under development. This is a difficult chicken‐egg dependency [12]. Current descriptions of NM  ([2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][14][15][16][17][18]), of which we  fully and unequivocally acknowledge  their  pioneering  contributions,  usually  lack  sufficient  detail  and  formality  and were mostly written by traffic engineers, not by multi‐disciplinary teams.  

An  interesting approach  is  to have all “entities” communicate via a shared database which  is the  approach  followed  by  UTMC  (http://www.utmc.uk.com/index.php).  However  this 

Page 19: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

19                    

technique  complicates  the  situation  since  the  ownership  of  the  database might  cause  legacy issues  and  it  is  contrary  to  the  policy  of  many  enterprises  that  refuse  to  outsource  their business‐critical data to third‐party systems. 

Happily enough, not all details of an NM  theory are  relevant  to  the standard. Below, a more formalized  description  is  given  of  an  approach  to  NM,  for  the  purpose  of  standard development. It encompasses the key notions found in the aforementioned descriptions, fills in some  necessary  extra  details,  and  is  not,  in  any  essential  way,  inconsistent  with  these descriptions. A key property of the standard  is that  it defines cooperation between systems in terms of effects on  traffic and not  in  terms of system‐specific details. The  latter would greatly reduce the general applicability of the standard. On the other hand, especially in case of legacy systems, this property may cause loss of functionality, when certain system‐specific interactions between two systems are hard to translate into effects on traffic. To that end, a user defined part has been included in the standard.  

DVM Exchange [1] offers a standardized way to allow traffic management in the situation given below.  DVM  Exchange  uses  an  open  protocol  and  an  accepted  traffic  management methodology.  The  effectiveness  of  traffic  network  management  (TNM)  will  increase tremendously if systems of different vendors and administrators work together. 

 

 

 

 

 

 

Figure 1 demonstrates the present situation where traffic management services are  invoked in the blue area, (see increase outflow and reduce inflow near the green arrows). If only one area is managed it can lead to a propagation of the problem to adjacent areas. 

2.1.2 Overview of the DVM‐Exchange standard Usually, connecting  traffic management systems  is part of an overall plan  for a given area,  in which many systems have to be made  interoperable. The standard  is however described from the bilateral point of view: connecting two systems (Figure 2). These systems may comprise two traffic control centers or two systems within the same traffic control center. The standard makes 

Figure 1.  Present situation in traffic management. 

Page 20: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

20                    

a number of assumptions about the two individual systems, and about their relationships. 

 

 

 

 

Each system has: 

an owner; 

a management area; 

a capability and a responsibility for traffic in its management area; 

in that area there are no other systems with overlapping responsibilities (case of connecting systems with  overlapping  responsibilities  that  share  the  same management  area will  be covered by the standard, but is omitted in this article). 

The two systems have the following relationships: 

They  are  neighbors:  management  areas  are  non‐overlapping  and  share  part  of  their boundary (peer to peer case), or one area falls within the other area (child to parent case); 

They share one owner or the two owners know each other and interact; 

The two systems have a shared clock; 

The two systems are not otherwise connected. 

For  legacy  systems,  these  assumptions  are usually not  fulfilled.  It will  often  be necessary  to make adaptations  to  the  legacy systems  to comply with  these  requirements. Often,  for  legacy systems, management areas are not defined, or if they are defined, they are overlapping. There can be  several unrelated  legacy  systems having  comparable  effects on  traffic without proper definition  how  they  are  related  (which  breaks  the  one‐captain‐per‐ship  principle).  This spaghetti will have to be cleared first, before much can be done with the standard. It is tempting to  leave  existing management  system  configurations untouched  and  just  replace  the  existing system‐specific connections by DVM‐Exchange connections. This may work  in  the short  term, but this is not how the standard is meant to be used. In such cases, it will be hard to describe the interactions between systems in terms of desired effects on traffic that fit well within an overall 

Figure 2. Two TM systems connected via DVM Exchange. 

Page 21: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

21                    

TM approach for the given area. The standard includes a ʺuser definedʺ section, that may server a purpose  in this case, but  is should be clear that objectives of the standard are not served by overloading  the  ʺuser  definedʺ  part. User  defined  parts  are  usually  ad‐hoc  for  each  pair  of systems, and therefore will cause much interaction between system owners, for first realization and for maintenance. 

2.2 The Datex II standard Datex  II  is  a  set  of  specifications  for  exchanging  traffic  information  in  a  standard  format between  disparate  systems.  It  is  aimed  at  harmonising  the  exchange  of  traffic  and  travel information across Europe, at all levels applicable to road operators (non‐urban and urban) and service  providers. Datex  II  covers  all  traffic  information which  is  related  to  non‐urban  and urban road networks. This ranges from traffic events such as accidents and road works to traffic flow, occupancy and travel times. The implementation of Datex II links enables the exchange of real‐time traffic data between the Highways Agency’s NTCC and Local Transport Authorities. It  facilitates  the  electronic  exchange  of  traffic  and  travel  related data  between  traffic  centres including cross border exchange. Datex II is a structured data model using UML, this features a platform independent model that can be mapped to multiple implementation platforms. 

Datex II is used for machine to machine exchanges of operational data both within and between organisations to: 

Exchange real time traffic & travel data with other highway authorities; 

Facilitate a co‐ordinated approach to incident & traffic management; 

Harmonise  the  exchange  of  traffic  and  travel  information  across  Europe  at  all  levels applicable to road authorities & service providers; 

Enable road authorities to supply service providers with real time traffic data; 

Support  the  co‐ordination  of  cross‐jurisdictional  boundary  incident  management  or diversion measures; 

An  organisation  adopting  the Datex  II  approach  can  exchange  traffic  information  and  data between  its  own  systems  and  those  of  other  organisations. Machine  to machine  exchanges enable  highway  authorities  to  view  traffic  conditions  and  events  on  neighbouring  networks without the need to rekey large amounts of data. 

More information about DATEX II can be retrieved from www.datex2.eu/. 

Page 22: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

22                    

2.3 Intra‐Vehicle communications standard 

2.3.1 Overview The J/1939 standard defined by the Society of Automotive Engineers is a recommended practice used for communication among vehicle components. This standard is very commonly in heavy duty vehicles as well as omnibuses in public transportation. Controller Area Network (CAN) is used for the physical layer and data‐link layer. The bus‐speed is 250kBit/s (defined in J1939/11 and J1939/15, generally used on trucks as well as omnibuses). 

2.3.2 FMS – Fleet Management Systems The FMS‐Extension to the SAE J/1939 is based on and fully compliant to the standards J/1939‐21 and  J/1939‐71. The FMS‐extension has been created by a group of market‐leading heavy‐duty manufacturers  (IVECO, Daimler  Trucks,  SCANIA, MAN,  and VOLVO) with  the  purpose  in mind  to have  a  common way  to  communicate with  automotive  components  (ECUs)  and  the core  FMS‐component  that  manages  large  flees  of  heavy  duty  vehicles  or  public  transport vehicles. For  the  scope  of  the REDUCTION project  only  a  subset  of  available data  is useful, which is namely the fuel consumption and vehicle motion information (yaw‐rate and velocity). The fuel consumption information is carried by the parameter group numbers PGN 64777 (SPN 5053 & SPN 5054) as well as PGN 65257 (SPN 182 & SPN 250) of the J/1939 standard. The FMS‐standard  extension  utilized  in  the Daimler  EvoBus GmbH  CITARO  omnibus  FMS‐interface unfortunately does neither support information requesting nor trip fuel information. Also, any information about the data format within the Daimler EvoBus GmbH CITARO omnibus FMS‐interface was  obtained while  researching  the  SCANIA  FMS  documentation,  due  to  lack  of support  and  strong  resistance  of  the Daimler Company  to  provide  any  information  on  this matter. 

2.4 V2X communications standards  

Wireless vehicular communication has  the potential  to enable a host of new applications. The automotive  industry  is working  to develop  the dedicated short‐range communication  (DSRC) technology,  for  use  in  vehicle‐to‐vehicle  and  vehicle‐to‐roadside  communication.  The effectiveness  of  this  technology  is  highly  dependent  on  cooperative  standards  for interoperability. This section will briefly explain the content and status of the DSRC standards being developed for deployment. Although the standard includes IEEE 802.11p amendment for wireless  access  in  vehicular  environments  (WAVE),  the  IEEE  1609.2,  1609.3,  and  1609.4 standards for Security, Network Services and Multi‐Channel Operation, the SAE J2735 Message Set  Dictionary,  and  the  emerging  SAE  J2945.1  Communication  Minimum  Performance Requirements  standard, we will discuss  in  this deliverable  only  the  SAE message  sublayers, 

Page 23: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

23                    

since it the area where DELPHI and UTH will work thoroughly.  

For the V2X area the networks can be divided in the following way (Figure 3):  

 

Figure 3. Red marked cells describe DELPHI’s efforts in SAE. 

Delphi will continually be active in the development of EU and USA standards by participating in  committee  activities  in  SAE,  ETSI,  etc.  Due  to  Delphi’s  global  presence,  harmonized standards  are  desirable  that  allow  common  products  to  deploy  world‐wide  with  minimal configuration differences.   Our  intent  is not  to  create closed standards, and we support open standards  that  enable  quick  adoption  on  a  large  scale.    A  specific  example  of  such  a harmonization  is  the  use  of  SAE’s  Basic  Safety Message  (BSM)  and  the  ETSI  Cooperative Awareness Message  (CAM).   The exact format of both messages need not be  identical but  the essence of content and performance requirements should be compatible.  

Within the SAE subcommittee, Delphi tried to address the same difficulty that the consortium REDUCTION  is  facing. We  called  it  the  standard  J2922, which was  chaired by Dave Anton. Here we lobbied the car manufacturer to give the market (suppliers and others) the CAN data, the  reason being  that  the aftermarket safety devices and companies producing energy  saving devices will  benefit  from  this message  information.  For  example: when  it’s  known  the  fixed amount of energy is being used to travel from point A to point B, then the energy saving can be 

Page 24: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

24                    

shown  using  such  aftermarket devices. This  effort  by Delphi  and  others was  not  successful, since the OEMs resisted. 

2.4.1 SAE Standardizations efforts for V2X 

J2735 – DSRC Message Set Dictionary 

Scope:  This  SAE  Standard  specifies  a message  set,  and  its  data  frames  and  data  elements specifically  for  use  by  applications  intended  to  utilize  the  5.9  GHz Dedicated  Short  Range Communications  for Wireless Access  in Vehicular Environments  (DSRC/WAVE, referenced  in this  document  simply  as  “DSRC”),  communications  systems.  Although  the  scope  of  this Standard  is  focused on DSRC,  this message  set,  and  its data  frames  and data  elements have been designed,  to  the extent possible,  to also are of potential use  for applications  that may be deployed  in  conjunction  with  other  wireless  communications  technologies.  This  Standard therefore  specifies  the  definitive  message  structure  and  provides  sufficient  background information  to  allow  readers  to properly  interpret  the message definitions  from  the point  of view of an application developer implementing the messages according to the DSRC Standards.  

In  addition  to  being members  of  the major  technical  committee,  a Delphi  employee  served terms  as  vice‐chair  and  chair  of  the  Traffic  Information  Subcommittee.    This  subcommittee focuses  on  traveler  advisories,  traffic  probe  reporting,  vehicle  platooning,  and  commercial vehicle communications. 

Here the European car‐2‐car consortium reports the following standard: 

The European ITS standards are defined by ETSI and CEN, as describe below. The over the air message set in split into several documents, mainly: 

ETSI TS 102 637‐2 “Specification of Cooperative Awareness Basic Service”  

The  Cooperative  Awareness Messages  (CAMs)  are  distributed  within  the  ITS‐G5  (802.11p) network  and  provide  information  of  presence,  positions  as  well  as  basic  status  of communicating  ITS  stations  to neighboring  ITS  stations  that  are  located within  a  single hop distance. All  ITS  stations  shall  be  able  to  generate,  send  and  receive CAMs,  as  long  as  they participate in V2X networks. By receiving CAMs, the ITS station is aware of other stations in its neighborhood  area  as  well  as  their  positions, movement,  basic  attributes  and  basic  sensor information. At  receiver side,  reasonable efforts can be  taken  to evaluate  the  relevance of  the messages and  the  information. This allows  ITS  stations  to get  information about  its  situation and act accordingly. 

ETSI TS 102 637‐3 “Specifications of Decentralized Environmental Notification Basic Service” 

Page 25: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

25                    

This document provides the specification of the DEN basic service, which mainly supports the road  hazard  (RHW)  warning  application.  More  specifically,  the  document  specifies  the semantics of  the Decentralized Environmental Notification Message  (DENM) and  the DENM handling.  A  DENM  transmission  is  triggered  by  a  cooperative  RHW  use  case  to  provide information about a  specific driving  environment  event or  traffic  event  to other  ITS  stations. The ITS station that receives the DENM is able to provide appropriate HMI information to the end user, who makes use of these information or takes actions in its driving and travelling. The concept of the DEN basic service is derived from the functional requirements of BSA as defined in  ETSI  TS  102  637‐1:  ʺ  Basic  Set  of  Applications;  Part  1:  Functional  Requirementsʺ  and operational requirements of BSA as defined in ETSI TS 102 637‐4: ʺBasic set of applications; Part 4: Operational Requirementsʺ. 

Further  messages  Signal  Phase  and  Timing  (SPAT)  and  Topology  Message  (TOPO)  are currently only available in draft versions. 

J2945 – DSRC Minimum Performance Requirements 

Scope: This document specifies the minimum communication performance requirements of the DSRC message sets, the associated data frames and data elements defined in SAE J2735 DSRC Message Set Dictionary. The document  consists of multiple  sections. Each  section describes a specific  message  setʹs  requirements.  For  example,  J2945‐1  represents  Basic  Safety  Message communication minimum performance requirements 

Rationale: The SAE J2735 DSRC Message Set Dictionary defines the message and data format. However  it does not  standardize how  the data  and message  shall be used,  such  as message transmission rate, channel usage, optional data usage in various situations. In order to achieve full interoperability, a minimum performance document is necessary. 

Here the European car‐2‐car consortium reports the following standard: 

By the nature of co‐operative systems ITS station may need to rely on some performance metric of  other  cooperating  stations.  The  profile working  group  of  the Car‐2‐2Car Communication Consortium  (C2CCC)  is working  on  the  definition  of  basic  system  addressing  the  need  of market introduction. This Basic System (Figure 4) is a Vehicle ITS sub‐system enabling a set of Day‐One Use Cases. In the “C2CCC Basic System Standards Profile” document, C2CCC defines a  Standards  Profile  as  guideline  for  specification  of  the C2CCC  Basic  System.  The  resulting Standards Profile shall enable  interoperability among  implementations  in vehicles of different partners with  regards  to  the Day‐One Use Cases,  taking  into  account  requirements  such  as security, information quality, and efficient use of spectrum in the 5.9 GHz range. Thereby, the 

Page 26: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

26                    

profile is targeting the European market. 

Figure 4. C2CCC basic system components. 

An extended version of  the Basic System  is shown  in Figure 5. The extension supports multi‐channel, multi‐interface operation, service management and IP‐based Addressing. 

 

Figure 5. C2CCC extended basic system components. 

The Standards Profile for the Vehicle ITS sub‐system can then serve as basis for discussion and orientation for the definition of Standards Profiles for Personal and Roadside ITS sub‐systems in joint  efforts with  other  stakeholders. Because  of  very  similar  system  requirements,  it  can  be expected that many of the standards in the Basic System Standards Profile are also used in the Standards Profiles of Roadside and Personal ITS sub‐system. 

The  European  Commission  invited  on  October  2009  the  European  Standardization Organizations CEN, CENELEC and ETSI to prepare a coherent set of standards, specifications and guidelines to support European Community wide implementation and deployment of Co‐operative Intelligent Transport Systems (ITS). 

CEN  and  ETSI  formally  accepted  the Mandate M/453  in  January  2010  and  provided  a  joint Response  to  the Mandate  in  April  2010.  The  Response  to  the Mandate  included  a  list  of 

Page 27: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

27                    

minimum set of standards for interoperability and the split of responsibility between these two European standards organizations (ESO). In April 2011 CEN and ETSI provided a status report on  the  standardization activities  in accordance with  the agreed  split of  responsibilities  in  the first response to the Mandate M/453. 

CEN  and  ETSI  have  agreed  to  jointly  develop  the  response  and work  program  under  this Mandate with  a  list  of minimum  set  of  standards  for  interoperability  and  other  identified standards and technical specifications to support Co‐operative ITS services. This work program also  defines  an  agreed  split  of  responsibility  between  CEN  and  ETSI  as well  as  a  detailed description of the ongoing cooperation between the two ESOs. A task force has been established for this purpose and the ITS‐SG monitors the activity. 

As requested in the Mandate, the standardization work will require extensive cooperation and liaisons with European and National R&D projects, European industry and other stakeholders including the automotive industry, road operators and road authorities in order to ensure that the results of ongoing R&D activities and stakeholder knowledge and experience are brought into the standardization process. 

As mentioned in the Mandate, standardization is a priority area for the European Commission in the ITS Action Plan1 in order to achieve European and global cooperation and coordination. Standardization  for Co‐operative  ITS  is already  initiated within standardization organizations such  as  ISO,  IEEE  and  SAE  as  well  as  in  CEN  and  ETSI.  The  standardization  activity  in accordance  with  Mandate  M/453  will  therefore  take  account  of  the  existing  achievements worldwide  and  include  these  activities  in  the  European  standardization  with  the  aim  of achieving  globally  accepted  technical  standards  for  Co‐operative  ITS  supporting  future implementation. 

Objective and policy background of the Mandate 

The policy objectives  that  form  the background  for  the Mandate  are  supported by CEN  and ETSI  and  shape  the  proposed  standardization  activities.  This  includes,  in  particular,  the European Commission Communication on i2010, the intelligent Car initiative and the European Parliament  resolution  towards  European‐wide  safer,  cleaner  and  more  efficient  mobility. Furthermore standardization is a key priority area of the ITS Action Plan and efficient steering of the European standardization activities for Co‐operative Systems is important to achieve the objectives  of  the  Action  Plan.  CEN  and  ETSI  support  the  objective  to  develop  and  adopt common  European  Standards  for  Co‐operative  Systems  and  have  taken  the  general  policy objectives  into account  in  the detailed planning of  the standardization activities  in accordance with the Mandate. 

Page 28: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

28                    

Minimum set of standards to ensure interoperability to be developed as ENs 

The minimum  set of  standards  is understood as a  set of  standards which  forms  the essential basis for the realization of Co‐operative systems and simultaneously is open for extension with regard  to  applications  and  as well with  regard  to  other  technologies. Therefore  a  framing  is defined by both a  framework architecture and a  communication architecture which  supports the implementation of a basic set of applications as described in ETSI TR 102 638. 

Division of Responsibility between CEN and ETSI 

The long list of required standards indicates the division of responsibilities to lead work items between CEN and ETSI. The  lead organization will establish  the work  item  including a  time schedule  according  to  the  overall  roadmap  of  this Mandate.  Contributions  from  the  other organization and stakeholders are always welcome and, in some cases, necessary. 

The division of responsibilities is centered on primary capabilities, with the competence of ETSI in  the  field  of  communications  and  the  relation  of  ETSI  to  the  Car‐2‐Car  Communication Consortium with  the  experience  of  vehicle‐to‐vehicle  applications.  CEN  has  a  focus  on  the overall framework architecture and on the roadside and traffic management applications, which mainly involve vehicle‐to‐road‐infrastructure and infrastructure communications (Figure 6). 

 

Figure 6. Cooperation overview ‐ Mandate M/453 context. 

A number of technical committees are actively providing standards for ITS: 

CEN TC278 Road Transport and Travel Technology (www.nen.nl/cen278/) was the first purely ITS  committee  and  started  in  1992.  This  is  a  European  organization  with  official  national participation, and as such under governmental control. Active participation comes mainly from administrations,  transport  operators  and  their  supplier  industry.  TC278  have  produced  112 

Page 29: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

29                    

standards with about 30 more  in various stages  in completion. 16 working groups have been active  throughout  its  lifetime,  and  produced  standards  for  Electronic  Fee  Collections (EFC/ETC), Freight  and  Fleet Management, Public Transport, Travel  and Traffic  Information (RDS‐TMC),  Dedicated  Short‐Range  Communication  (DSRC),  Human  Machine  Interaction, Automatic Vehicle  and Equipment  Identification  and Architecture. Within  the  last  few years some new working groups have been established on Recovery of Stolen Vehicles, eSafety (eCall) and the latest on Cooperative Systems. 

ETSI  TC  ITS  (www.etsi.org/its)  is  the  most  recent  TC  with  active  participation  from governmental  organizations  and  industrial  stakeholders  such  as  car  manufacturers,  their component suppliers and telecommunication network operators. TC ITS is continuing the work started  in  TC  ERM  TG  37,  founded  in  2004.  Some  work  items  are  directed  towards communications  subsystems,  with  a  special  focus  on  communications within  the  spectrum dedicated  for  ITS by  the Commission Decision  2008/671/EC. Other work  items  cover  aspects such as application facilities, testing and data structures. There are about 75 work items under way  in ETSI with  some  standards  already  being published  and  some  being  in  the  approval process including the first dedicated co‐operative ITS standard (EN 302 665) as response to the Mandate 453. 

Here  (click)  we  can  see  a  list  of  published  ETSI  TC  ITS  standards  that  are  related  to  the European Commission Mandate M/453 on Cooperative  ITS. By  today  (Feb.  11,  2014),  the  list includes 76 documents published. 

ISO TC 204 Intelligent Transport Systems has started in 1993. There is a direct relationship with CEN TC 278. Some working groups of  these  two  technical committees are  joint groups under the Vienna Agreement so  that  finished Work  Items automatically become both European and International Standards (EN IS). Among others TC 204 has working groups covering Integrated Traffic Management,  Information and Control Systems, Wide area Communications  (CALM), Nomadic Devices and Cooperative Systems. 

In  addition  to  these  three  committees,  there  are  several  other  organizations  that  produce standards relevant to ITS as part of their work: 

IETF is producing Internet standards with relevance to ITS, in particular the MEXT group is producing  Mobility  EXTensions  for  IPv6  which  support  the  rapidly  changing  network topology  and  addressing  in  a  car/roadside  environment.  These  extensions  have  been incorporated in CALM and ETSI standards.  

IEEE  P1609  is  dedicated  to  the  upper  communications  layer  for  802.11p with  a  focus  on 

Page 30: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

30                    

North American needs.  

IEEE  also  provides  the  essential  base  standard  for  5.9GHz  communications,  known  as 802.11p.  

SAE has a group defining data elements for the payload of ITS applications (SAE J2735).  

ISO TC211 Geomatics covers maps, location referencing and basic data formats.  

ISO  TC22 works  on  standards  related  to  land  vehicles  and  cooperates  closely with  ISO TC204. Several vehicle‐internal ITS standards have been developed there, in particular HMI and sensor standards.  

ITU‐T and ITU‐R have some activities, but  these are mostly coordination and not currently producing technical standards. 

 

 

Page 31: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

31                    

3. Framework and Methodology 

3.1 REDUCTION and DVM Exchange The primary goal of the DVM Exchange is to reduce the amount of interaction between system owners concerning the details of connecting the two systems, especially the IT‐technical details. This  includes  interaction  for  first  realization  and  for  maintenance.  The  standard  offers  a framework in which it is easier to make the necessary agreements on the cooperation of the two systems for purposes of traffic management. 

3.1.1 Requirements for DVM Exchange A number of requirements have been formulated, that guide the development of the standard. We mention only the most important requirements: 

Generality and Extensibility:  the  standard  is  intended  for all  types of  systems  involved  in traffic management, for current and for future TM measures. The standard is such that it can be  extended with new TM measures, while  remaining backwards  compatible with  earlier versions of the standard. 

Using the standard should not cause any functional loss. 

In order  to achieve  this,  the standard  includes a  ʺuser definedʺ part, which guarantees  that existing, system‐specific connections, that are hard to express in effects on traffic, can still be expressed in the standard. 

The  standard  supports  SLA  (Service  Level  Agreements)‐based  cooperation  between  two owners, including those in which one party pays for the services of the other. 

3.1.2 High‐level description Seen  at  a  high  level,  the  standard  defines  asynchronous  Client‐Server  interaction  between systems. Interactions exist of request‐reply pairs, together called an exchange. The terms client and server only have meaning the context of such an exchange: the client takes the initiative and sends  the  first  message,  the  server  answers  to  this,  and  executes  the  request  or  rejects  it. Requests are  formulated such  that  they are  idempotent:  requests can be  repeated many  times without changing the intended effect on traffic. The protocol is stateless, or at least as stateless as possible. The standard allows for system failures or partial failures, but this behavior is not within the scope of this deliverable. 

Page 32: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

32                    

Structure of the DVM Exchange interface 

The DE interface has the following parts: 

The content (= the data exchanged), in which there is a generic part and a specific part. The specific part in turn consists of a regular part, and a user defined part. 

Semantics: the meaning of the exchange. The regular part always has a meaning in terms of an effect on traffic at points (cross sections of roads in one direction). 

The sequence of messages. 

The underlying interface. 

The  sequence  of  messages  is  kept  simple:  just  request‐reply  interactions.  The  underlying interface  is  chosen  to consist of  the Web Services  interface over HTTP. This  is a well‐known, mature and well supported interface which covers the required functionality. This choice means that  the content part  is expressed  in XML,  following XML  schemas. Technically  the  standard consists largely of xsd‐files,  just like the comparable OCIT standard (XXX). XML also plays an important  role  for  the  extensibility  requirement mentioned  above,  as  it  offers  an  inherently extensible data format. 

Content of Requests 

The content part consists of a generic part and a specific part. The generic part consists of basic administrative data that are needed in all requests: identifications for the client and the request and the time stamp for the request, to mention the most important ones. 

The specific part has regular content, which fits within the intentions of the standard, and a user defined part. The latter cannot be described in further detail. It is really user defined. It should be  kept well  separated  from  the  regular  part.  In  the XML  code,  there  is  a  separate  element containing this part. 

For the regular part, we distinguish three different cases: 

p2p (peer to peer) requests 

p2c (parent to child) requests 

c2p (child to parent) requests. 

Orthogonally to these 3 cases, we distinguish the following types of requests, although not all types are relevant in all cases: 

Page 33: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

33                    

Traffic management (TM) requests 

Information requests 

Administrative requests 

Configuration requests 

Escalation requests. 

The TM requests are relevant in the cases p2p and p2c. Their meaning is that the client asks for an effect on  traffic at one or several boundary points of  the serverʹs management area.  In  the case p2p, the points are on the shared boundary between client and server. In the case p2c, the points are on the boundary of the child. A TM request contains the following fields: 

a point (or set of points); 

an effect on  traffic at  that point  (or set of points), expressed as a quantity and an absolute value; 

a characterization of traffic to which the effect applies (all traffic or trucks or public transport, etc., and/or the intended destination); 

a priority; 

an indication of time (starting time, end time, duration, etc.). 

In the case of p2p, the server may consider to execute the request or to reject it. This depends on the serverʹs configuration. In the case of p2c, the request is mandatory, and can only be rejected if the child is unable to execute it. In the reply the server tells the client whether the request is going to be executed or is rejected. 

The  content  of  the  priority  field  is  still  under  discussion. Currently,  it  is  a  numerical  value which expresses the priority of the clientʹs management area, to be compared with the priority of the server. Other ways are under consideration but not yet available in detail. Higher values mean higher priority. A server may be instructed by its parent to execute requests from higher priority clients. 

Information requests are requests  in which  the client asks  for  the  traffic state  (current or near future) at a boundary point, known by the server. This applies to all three cases (p2p, p2c and c2p).  Usually,  the  smallest  area  that  has  the  point  on  its  boundary  is most  likely  to  have information about it. 

Page 34: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

34                    

Administrative requests serve the functioning of the interface. It may include requests about the status of previous requests, may stop previous requests, may define shared names to be used in future requests, etc. 

Configuration requests apply to the p2c case. In a configuration request, a parent instructs one of its children how to handle external requests. For instance, a parent can set priority values for its  children. This  is  still  largely  to be defined. Until  then,  in operational use of  the  standard, configurations will have to be set by hand. 

Finally, in the c2p case, there is yet another category of requests, namely the escalation requests. They deal with cases in which two peers have a problem they cannot solve with p2p requests and ask a common parent to solve the problem. The details of this kind of requests are still to be defined. 

3.1.3 How to use the standard The  typical way  to  apply  the  standard  is  as  follows. Again we  describe  this  as  if  it were  a bilateral affair, which in reality will usually involve more than two TM authorities. In addition, we will  only  consider  the  peer  to  peer  case  (i.e.  two  authorities  are  at  an  equal  level;  TM authorities may also have authority relationships). We assume there are two TM authorities that would  like  to  cooperate  in  the  union  of  their  neighboring  TM  areas.  They  both  own  TM systems, which  need  to  be made  interoperable  for  this  cooperation.  The  two  owners make agreements  about  how  they will manage  traffic  together  in  their  joint  area, which  priority settings are appropriate for their areas and which requests are needed between their systems. If things  turn out well, and  the  legacy systems are not  too  far  from  the assumptions mentioned above,  then most  of  these  requests will  fit  into  the  regular  part  of  the  standard. Remaining requests will be  included  in  the user defined part. Once  this  set of  requests  is defined,  each owner procures or develops a DVM Exchange  interface  (or DE‐wrapper)  for  its own  system, covering  the defined  set. The  interface does not need  to  cover  the  complete DVM Exchange interface, but only a subset. In the DE interface, each request is translated into a system specific request that approximates the desired effect on traffic (or the information requested) as well as possible. 

The user defined parts are communicated to the DE organization, in order to serve the further development of the standard. The same holds for the way the interfaces are implemented. This information  obligation  is  required  by  the  license  that  is needed  in  order  to make use  of  the standard. 

When using the standard, one should keep in mind that for any two systems, it will be easier to realize interoperability by an ad‐hoc connection, specific for the two systems. It is a considerable 

Page 35: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

35                    

effort  to  fit  the connection  into  the  format prescribed by  the standard. One will have  to resist this  temptation,  lest one will end up with many ad‐hoc connections and a huge maintenance problem (thatʹs the current situation and the main reason the DVM Exchange standard is being developed). Making sure that the connection fits with the standard, will make it easier to realize other and  future connections with  the system, because  then,  the bulk of  the work  for  the DE‐wrapper has already been done, and  it only needs  to be extended with additional requests,  if any. 

3.2 REDUCTION and DATEX II Recall that in REDUCTION the different partners work on models for eco routing, multi modal eco routing, eco‐driving, prediction, V2V and V2I devices and communication. The information delivered from these systems is in essence the CO2 emission, fuel consumption, location, speed and  travel  time  on  certain  segments/routes  of  the  area’s  that  are  measured.  A  schematic illustration of this exchange is depicted in . 

 

Figure 7. REDUCTION message exchange flow. 

Page 36: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

36                    

The  European  standard  for  traffic  systems  to  exchange  data  is  Datex  II.  The  Area  Traffic Manager  can  use  through  the  Datex  II  exchange,  all  the  information  from  the  partners  to calculate an optimised Eco‐friendly route. 

3.2.1 Description of the DATEX II adoption to Reduction The interface description is based on the Datex II definition. There are some information fields needed  for  this  interface,  that are not defined  in  the Datex  II standard. For  those  fields  some information  records  are  defined  on  top  of  the  standard.  For  security  and  authentication  the standard VPN connection between two communicating systems is proposed.  

There  are  two messages  defined  that  needs  to  be  exchanged  between  two  communicating systems: 

A data message, containing data values that needs to be exchanged and 

A message reply, indicating the data message has been received successful or not successful. 

The essential information that is exchanged within the data message is: 

CO2 emission, fuel consumption, travel time and velocity. 

Identifier of the measured trajectory, to relate the same trajectory in two different systems. 

Location, length and geographical form of the trajectory, to allow display on a geographical map. 

De data message  structure makes  it possible  to exchange one or more  trajectories within one message and for each trajectory one or more measurements.  

The data message contains the following structure and field definition (see Table 2): 

XML Name (DatexII) Remarks

Record: ReductionInformation

ModelVersion (integer) Fixed value “1”

SequenceNr (Int64) sequence number

Record: ReductionSupplierIdentification

Country (string) Two letter country indentification. “nl, du, fr”, etc

NationalIdentifier (string) Fixed value: “REDUCTION”

Language (string) Fixed value: “en”

MeasurementType Enumeration with values: traject or point

Page 37: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

37                    

SensorType Enumeration with values: CO2 detector, calculated, ...

Record: PolutionMeasurement

PublicationTime (datetime) Current time

StartTime (datetime) Start time of the the measurement series

EndTime (datetime) End time of th measurement series

Record: ReductionLocation (there can be multiple locations or trajects)

LocationId (string) Identifier of the location

TrajectDistance (double) Unit: km. Distance of the measurement traject. Only filled in when it is a traject.

Record: ReductionLocationForDisplay (a location can have multiple points when it is a traject. This can be used to visually display the traject)

Latitude (double) Latitude of the coordinate in WSG84

Longitude (double) Longitude of the coordinate in WSG84

Zvalue (double) Height in meters above sea level (optional)

Record: GeneralComment (multiple comments possible per traject)

Comment (string) Free text field

DateTime (DateTime) Datetime of the comment

CommentType (enum) Type of the comment

Record: ReductionMeasuredValue (multiple measurement records possible, for multiple start times). Each traject can have one measurement record for each minute or other time scale. The

measurements are over the whole track.

CO2Emission (double)

FuelConsumption (double)

Velocity (double) Speed in km/hour, of the measured vehicle

TravelTime (double) Traveltime over the traject in seconds.

CO2Exhaust (double) Specific exhaust value in ? Of the measured vehicle

VehicleType (enum) Typ of vehicle. Enum with the values: Car, Bus, Truck

MeasurementStartTime (datetime) Start of the specific measurement

MeasureMentEndTime (datetime) End of the specific measurement. (optional) when not filled in the start and end time are the same.

Table 2. DATEX II data message structure and fields. 

The message  reply  is  the  answer  to  the  previous  data message,  indicating  that  the  data  is received. The result can be an acknowledgement or an error. In case of an error, the reason field 

Page 38: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

38                    

can be used to give more information about the error condition that occurred.  

The message reply contains the following structure and field definition (Table 3): 

XML Name (DatexII) Remarks

Record: ReductionInformationReply

Ackowledge (Boolean) “0” (failed) or “1”

OrgSequenceNr (Int64) sequence number of message for which this is a reply

Reason (string) description of the error condition

DateTime (DateTime) Time reply send

Table 3. DATEX II data message reply structure and fields. 

The Datex  II definition  of  the  above  structures  is described  in  an XSD  Interface description, which  is developed  in detail  in Deliverable  4.3.1. The partners of REDUCTION will use  this XSD  for  implementation of  the  interface. REDUCTION  is not going  to extend DATEX  II;  this standard’s functionality covers adequately the traffic information exchange needs of our project. 

3.3 REDUCTION and V2X standards Delphi observes the standardization process on ITS worldwide. In November 2009  the United States Department of Transportation (USDOT) and Directorate General for Information Society and Media (DG INFSO) signed a Joint Declaration of Intent on Research Cooperation. The goal of the declaration is to: 

“Support,  wherever  possible,  global  open  standards  in  order  to  ensure interoperability of cooperative systems worldwide and to preclude the development and adoption of redundant standards.” 

The EU / US joint approach towards Cooperative ITS resulted in the creation of Harmonization Task Groups (HTG). Experts from the EU and the US with support from Japan are working on an analysis of existing standards  from various standardization organizations  (SDOs) used  for system  specifications  in  the EU, US  and  Japan. These HTGs have  to deliver  reports on gaps (missing standards), overlaps (conflicting standards), and interoperability test specifications for testing equipment designed for usage in the US and the EU. Further on these HTGs will provide recommendations to SDOs on how to improve the global situation with standards for C‐ITS. 

Although a major focus of these HTGs is on systems using 5.9 GHz communication technology, the full scope of C‐ITS is to be considered. It was made very clear that C‐ITS is not at all limited to  the  5.9  GHz  access  technology,  and  the  car‐centric  road‐safety  and  traffic‐efficiency applications  currently  under  development  at  ETSI.  Complementary  elements  of  C‐ITS  are 

Page 39: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

39                    

developed e.g.  jointly at CEN TC278 WG16 (under EC mandate M/453) and ISO TC204 WG18, at ISO TC204 WG16. 

Throughout 2012, the harmonization task groups #1 (Security and Management Protocols) and #3 (Joint protocols for safety and sustainability services) created a series of reports that discuss the  status  of  harmonization  of  ITS  standardization  activities  between  the  EU  and  the  US. Furthermore, the HTG gave recommendations for future directions of standardization activities.  

The  goal  of  the  harmonization  effort  is  not  to  define  interoperable  systems. An  ITS  station equipped with an European ITS stack, won’t be able to cooperate without changes with an ITS stack  in  the  US  and  vice  versa.  Development  and  adoption  of  coordinated  harmonized international technical standards contribute to the following benefits: 

Improved interoperability and interchangeability of Intelligent Transportation Systems (ITS) across operational boundaries; 

Reduced development and deployment costs for manufacturers; 

Greater accessibility to international markets for manufacturers of connectivity equipment; 

Increased  competition  and  innovation amongst manufacturers which  can help  lower  costs and expand service for consumers; 

The potential for a more rapid deployment of ITS systems; 

Leveraging of international expertise and reducing redundant efforts. 

Delphi,  as  a  tier‐1  supplier,  is  focused  on  the  practical  impact  on  ITS  harmonization.  Since, frequency  regulation  in  the  5.9 GHz  area  covers  similar  bands  for  EU  and  the US,  similar hardware developments are expected for both markets. Frequency regulation is more restrictive in EU  than  in  the US. So, on‐board equipment designed  for  the EU will also  fulfill  spectrum requirements in the US. Higher layer software stacks are similar, but slightly different. On one hand, direct  interoperability  is not addressed by harmonization. On  the other hand, use cases and  the  security  approach  are  very  similar.  If  requirements  for  secure  handling  of  security certificates are coherent, ITS vehicle systems might be switched from one system to the other by a firmware update. For example, messages defined in SAE J2735 for the US or by ETSI TS 102 637‐2 and ETSI TS 102 637‐3 for EU follow the same system design and require similar message handling  and  processing  power.  It  is  to  be  expected  that  OEM  specific  partitioning  of  the specific in‐vehicle system will have more influence in the design of mass market products than differences in the ITS stacks.  

Page 40: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

40                    

3.3.1 DELPHI’s active involvement in standards: 4.5.1 Car‐2‐car consortium standardization work 

Delphi is also an active member in the car‐2‐car consortium. Here DELPHI is mainly involved in  the architecture and communication standards.   The block diagram below shows  the basic ITS‐subsystem that the car‐2‐car consortium understands is that of Figure 4. 

Present standards profile document, defines a minimum set of standards and fills missing gaps for creating an interoperable C2C‐CC basic system supporting cooperative intelligent transport system (C‐ITS) applications, with the aim of increasing road traffic safety and efficiency. Delphi is particularly interested and contributed to the positioning and timing sub‐charts: Positioning and timing protocol has several parts: 

POS001 is fixed as the following: A car‐2‐car basic system should update its position at least 10 times /second when the vehicle is in safety related context. 

The POS002 is fixed as the following: After at least one successful GPS fix, the Car‐2‐car basic system  shall  keep  the  system  time  deviation  within  20 milliseconds  of  the  ITS  time  as specified  in  the  ITS guidelines published by  the Car‐2‐car consortium.  It was also decided that if the time cannot be updated due to missing GPS reception, the time deviation can be approximated based on the time passed from the last verified time synchronization, but only up to certain specified time which is not yet fixed.  

The POS003  is fixed as  the following: If a successful GPS fix  is obtained,  the C2C‐CC basic system shall keep the system position deviation within 40 meters with a probability of 95% as measured inside a time interval of 30 seconds. 

Delphi  is working  on  the  standardization  of  the management  layer.  The management  layer consists  of  configuration  management,  Congestion  control  management  based  on  network design  limits  (NDL) and Cross‐layer  information exchange via management. These standards are not set yet. 

Delphi is also involved in the Car‐2‐Car Communication Consortium Antenna Task Force. The objective of this task force was the following: 

To  provide  the  specification  of  relevant  antenna‐related  quantities  that  determine  the performance  of V2V  communications based  on  a  chosen  subset  of  relevant use  cases  and describes  the  testing  procedures  of  the  communication  link  for  vehicle‐to‐vehicle  (V2V) applications.  It was  the  objective  of  the  task  force  to  provide  the  appropriate means  to prepare standardization activities in the area of automotive antenna equipment for Car2Car 

Page 41: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

41                    

communications, as well as identify the limits of the system.  

The key objectives of task forces white paper was the following: 

Define critical use cases  that provide quantitative numbers  for  the minimum  requirements and pre‐warn times for safety‐relevant applications 

Provide  the  subset  of  required  propagation  models  for  different  environments  and conditions (line‐of‐sight (LOS), non‐line‐of‐sight (NLOS)) in order to characterize defined use cases and realize detailed link budget analysis between transmitter and receiver. 

Define all standardization relevant antenna performance parameters that have an impact on the link budget from an antenna’s perspective. 

Description  of  measurements  to  be  performed  for  the  characterization  of  the  antenna performance  qualification  and  provide  possible  antenna  patterns  for  the  car  to  car communication. 

Provide examples of Link Budget Computation, to define the packet success rate. 

The reference Model that will be used is that of Figure 8, which depicts an abstract model of a car‐2‐car communication link. 

 

Figure 8. Abstract C2C link. 

The  C2C  communication  link  is  composed  of  three  parts:  transmitter,  radio  channel  and receiver.  

The antenna frontend and its impact on the wireless channel predominantly define the available link budget between each node in a vehicular network. 

V2V communications may only provide an improvement in traffic safety and reliability if every node within  the vehicular network provides capabilities  to attain a minimum communication 

Page 42: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

42                    

range, which in turn leads to specific requirements for antenna performance. 

Definition of Antenna Performance 

All parameters were  summarized  that have an  impact on  the antenna performance when  the antennas are mounted on a vehicle. Some of the parameters are related to the communication channel  itself.  Other  parameters  depend  on  the  aspects  of  vehicular  integration,  and  they include: 

Polarization loss. 

Effect of finite sized roof‐top or other antenna mounting areas such as mirrors. 

Effect of elevated roof top. 

Influence of surrounding antenna hood. 

Mutual coupling with additional antennas in the same mounting compartment. 

Influence from roof insets, sun roofs or railings for roof antennas. 

Additional implementation losses. 

Work was also done to define parameters which are necessary to characterize the antennas for C2C deployment.  It was also pointed out  that by characterizing only  the antennas  there  is no guarantee  that  a  successful  communication  link  will  be  achieved.  Distinction  needs  to  be therefore made between antenna and communication link performance. 

Antenna 

In order to guarantee link performance, two quantities need to be specified subsequently: 

TX antenna gain 

Minimum receive power at the receiver input port. 

In order to combine antenna‐related parameters (e.g. antenna gain) to yield the minimum link requirements,  it  is straightforward to define explicit EIRP values. In terms of EIRP values,  the TX antenna needs to fulfill the following conditions: 

The minimum available antenna EIRP needs to provide sufficient link margin 

Due  to  the  fact  that with  the  state‐of‐the‐art  technology  the maximum antenna EIRP of 33 dBm at any angular position according to ETSI standardization cannot currently be achieved, 

Page 43: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

43                    

we define as an accepted EIRP value 23 dBm to 25 dBm.  

Due  to  limitations  in antenna manufacturing and automotive mounting,  the definition of a sharp minimum  available  antenna  gain  represents  an  unfeasible  goal.  Integration  aspects may  easily  lead  to  a  punctual  degradation  of  antenna  performance  at  a  defined  angular position  in space. Therefore, stochastic metrics  in  terms of minimum antenna performance are to be defined. 

To evaluate the performance of an antenna an additional stochastic metric which will be called level crossing rate is established. For each point on the measurement grid the TX antenna gain has to be determined and all values below a threshold PTH have to be included as follows: 

( )∑=

<=N

nthnncr GGG

Np

1|1

 

In order to define the level crossing rate two additional quantities need to be specified: 

the threshold value PTH  which is set to 3dBi 

the percentage value: pLCR which is set to 90% 

The stochastic performance metrics need to be evaluated within a specific solid angle. The limits of the solid angle depend on the relative position between communicating TX‐ and RX entities in the V2V link. Using the antenna spherical coordination system, we suggest limiting the range between the co‐elevation angles of 80° (with 90° equivalent for the horizontal plane) and 110°. In azimuth, all angular values 0° ≤ � ≤ 360° need to be considered. 

The purpose of  the elevation solid angle  is  to  take  into consideration  the communication  link between vehicles of different heights (e.g. trucks) or communication in different traffic vehicle positions (e.g. up/down hills). 

Table  4  defines  the  specification  of  antenna  parameters.  It was  suggested  by  the  group  to evaluate  the  level  crossing  rate  at  a  threshold  value  of  PTH  that  completely  consumes  the available link margin at a percentile of 75%. 

Practical  implementations  of  single  antennas  suffer  from  notches  in  its  polar  diagrams.  To overcome  this  problem multiple  antenna  systems  can  be  used.  The  calculation  of  the  level crossing rate shall consider this aspect by choosing the maximum gain value of all antennas at each grid points. 

Page 44: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

44                    

Average TX antenna gain 

The average TX antenna gain is calculated by 

∑=

=N

nnav G

NG

1

1 , 

where N is the number of grid points of TX antenna gain values and   the gain in the given solid angle. 

No.  Performance Definition  Unit  Value 1  Average  antenna  TX  gain  in  angular  range 

0°≤ϕ≤360° and 80°≤ϑ≤100° dBi  3 

2  Percentile  of  level  crossing  rate  in  angular  range 0°≤ϕ≤360° and 80°≤ϑ≤100 

pLCR %  75 

3  Maximum  antenna  TX  EIRP  in  angular  range 0°≤ϕ≤360° and 80°≤ϑ≤100° 

EIRP  33dBm 

Table 4. Specification of minimum antenna performance. 

Polarization 

A vertical polarization was recommended by the group. 

Communication range 

It is clear that an antenna or antenna array that meets all demands regarding average gain and percentile of level crossing rate is not the only factor to assure a successful communication link. Therefore aside  from  the antenna characterization, a metric  that allows  for  the overall system verification in a given communication range is also defined. 

The  packet  success  ratio  is  defined  as  the  percentage  of  correctly  received  packets  by  an arbitrary receiver which is sent by the C2C‐CC basic system.  

For a vehicle to pass the communication range test, a packet success ratio of 90% is defined. 

Measurement and Performance Qualification 

Different measurements need to be performed for the characterization of the antenna with and without  the  system.  The  focus  is  the  measurement  of  the  communication  range  and  the consequently verification of the  level crossing rate and values given in the table above. Before doing these measurements, it should be ensured that in‐system sensitivity measurements have been done.   

Page 45: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

45                    

Antenna measurements 

The gain measurements can be performed in an anechoic chamber where the antenna is placed on a roof phantom of a vehicle. Such  typical measurements allow  for both angle planes  to be recorded and  for  the calculation both of  the average antenna gain and  the percentile of  level crossing  rate  of  the  AUT  (antenna  under  Test).  The  measuring  procedure  is  the  same standardized procedure used for all antenna measurements in anechoic chambers. 

The angle  resolution  for  the antenna  radiation pattern both  in  the elevation and  the azimuth plane must be as high as possible but at  least one degree (��, ��≤ 1°) and the measured angle range should be performed for the angle range listed in table 2. The reason for wanting a high measurement resolution is to record as accurate as possible the radiation pattern of the antenna, when the antenna is mounted on a vehicle.  

Communication range measurements 

The communication  range measurements will be conducted  in a calibrated outdoor vehicular antenna  measurement  range  test  scenario.  These  measurements  are  also  based  on  typical outdoor gain measurements techniques of antennas. A turn table allowing a 360° car rotation as well as an elevation angle setting facility must exist in the measurement site. 

Test scenarios 

The measurements can be performed under two different scenarios. These scenarios differ from each  other  by  the distance  between  the  transmitter  (TRX)  and  the  receiver  (TRY)  as well  as between the transmit power Scal (e.i.r.p). 

Figure  9  gives  an  overview  of  the  general  scenarios  and  Table  5  lists  the main  differences between them. 

 

Figure 9. A generic test scenario. 

Test Scenario  Distance:  D  

Transmit Power: Scal 

Threshold  Sdrop 

Reference Antenna height:  H 

Page 46: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

46                    

1  400 m  23 dBm (EIRP)  ‐85 dBm  1.5 m 2  850 m  25 dBm (EIRP)  ‐92 dBm  1.5 m 

Table 5. Test scenario parameters. 

A  stationary  reference  station  TRX  is  located  in  D  from  the  vehicle  under  test  CAR.  The reference  station  antenna  is  at  height H  above  ground. TRX  is  calibrated using  the  transmit power Scal in the direction of CAR. In that case the received signal strength at CAR is given by Srx_cal. TRX  shall be  able  to modify  the  transmit power quasi  continuously,  e.g. by using  a tunable attenuator and also to transmit with high packet rate, i.e. not controlled by DCC. 

The  receiver of TRX must be  able  to drop  all  received packets with  received  signal  strength below a tunable threshold Sdrop normally set to the CCA threshold SCCA. 

TRX and CAR are started at least Twarmup = 5 s before the test run. 

During the test the vehicle rotates slowly. Alternatively the vehicle may drive a small circle of radius r ≤ rmax=10 m.  

The measurements need  to be  taken on an angular grid with M positions  in elevation and N positions  in  azimuth.  The  angular  grid  has  to  be  defined  according  to  the  measurements requirements and the plots representing the values of the EIRP shall be drawn with an angular resolution not larger than 2°.  

EIRP  shall  be  measured  at  least  at  three  frequencies  including  the  start,  center  and  end frequency  in  a  frequency  interval  between  5.875  GHz  and  5.925  GHz.  The  EIRP  value  is measured from the transceiver output. This means that all relevant additional components (e.g. cables and connectors) are considered during the measurement.  

In case of a multiple antenna system, the EIRP shall be determined in accordance with the used diversity method.  For  example  in  case  of  switching diversity, The EIRP  outgoing  from  each antenna shall be measured. Consequently, the best antenna for each angle shall be chosen and the EIRP is then verified in accordance to table mentioned in page 29. The car‐2‐car consortium paper also mentions several other criteria, where other members worked. 

 

 

 

Page 47: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

47                    

 

4. Extensions to Geonetworking protocol During  the  project’s  second  year,  UTH  has  implemented  the  Geonetworking  protocol,  as described in the standard ETSI TS 102 636‐4‐1. This implementation revealed several aspects of the protocol  that can be enhanced  in order  to reap  improved performance.  In  this section, we will briefly describe  the enhancements, and  then provide details about  the  implementation of the Geonetworking protocol. 

4.1 Proposed contributions to the standard ETSI TS 102 636‐4‐1 Here,  we  address  open  issues  to  the  existing  ETSI  TS  102  636‐4‐1  standard  for  media independent  Geographical  addressing  and  forwarding  for  point  to  point  and  point  to multipoint communications. These  issues will be briefly described  in  this deliverable and  the detailed experimental evaluation of  them will be presented  in D6.3.3,  i.e., the final deliverable about REDUCTION’s contributions to standards. 

Based  on  an  implementation  of  the Geonetworking protocol  by UTH,  and  on  its  evaluation under a real testbed configuration (UTH’s NITlab testbed) we propose some amendments to the existing standard. Our propositions are targeting at a better network usage and the avoidance of unnecessary  transmission  of Geonetworking packets. Our  suggestions  are  summarized  as follows: 

Cross  layer  optimizations. Geonetworking  currently  operates  independently  of  the MAC layer of an ITS station. However, this can  lead  to unnecessary creation of packets based on the data collected by  the GeoNetworking  layer. For example,  in  the case of  some Location Table Entries, which are not considered as invalid yet (the timer has not expired) the packet destined  to  them  will  be  created  and  passed  to  the  Link  Layer  entity  for  processing. However,  when  no  neighboring  stations  are  present,  this  may  lead  to  unwanted transmissions. Based on  the  fact  that  the MAC  layer of a  station can collect  real  time data concerning the neighboring stations, we propose a scheme where either this real time data is used to invalidate the Location Table entries or that would discard the packets in the MAC layer.  

Handling  of  the  LS  Request  packets. An  LS  request  packet  is  issued when  the  sought address  is  not  present  in  the  Location  Table  of  the  ITS  Station.  The  packet  sent  out  is  a Topologically  Scoped  Broadcast  (as  defined  by  the  standard). However,  no  extra  care  is taken in the case that the Location Table is empty or the station has currently no neighboring 

Page 48: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

48                    

stations, thus making an unnecessary transmission of a packet. 

Handling of GeoBroadcast packets. GeoBroadcast packets are transmitted in a geographical region. The packets are meant to be received by all the stations present in one geographical region  (either  a  circular,  ellipsoidal  or  a  rectangle  region).  In  the  current GeoNetworking specification,  the  retransmissions  that might  take  place  inside  the  region  are meant  to  be handled by the duplicate packet detection and the sequence number of the packet. During a situation  where  vehicles  remain  stationary,  the  same  packet  could  be  exponentially retransmitted,  depending  on  the  number  of  the  vehicles  present.  Thus,  we  propose  an alteration  of  the  duplicate  packet  detection  in  such  cases;  In  the  cases  that  no  position updates  are  received  in  a  specified period,  all packets  that  are  received  from neighboring stations and are GeoBroadcast packets shall not be retransmitted, if the same packet has been received from all the neighboring stations. 

4.2 Implementation of the Geonetworking protocol In the following subsection we present the implementation of the Geonetworking protocol, after providing some background information. 

4.2.1 Intelligent Transport Systems Architecture 

 Figure 10: ITS Network Architecture

Figure 10 represents the highest level of abstraction of the ITS network architecture, where the external networks, represented by clouds are connected. The networks can be categorized into an  ITS  domain  and  a  generic  domain  as  specified  in  [19].  The  external  networks  can  be described as follows: 

The ITS ad hoc network enables ad hoc communication among vehicle, roadside and personal ITS  stations.  The  communication  is  based  on wireless  technologies,  that  typically  provide  a 

Page 49: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

49                    

limited  communication  range  referred  to  as  ʹshort‐range wireless  technologyʹ)  and  allow  for mobility  of  the  ITS  stations  forming  arbitrary  network  topologies  without  the  need  for  a coordinating communication infrastructure. An example of an ITS ad hoc network is a network of  vehicle,  roadside  and  personal  ITS  stations  interconnected  by  ITS‐G5  [20]  wireless technology. Generally, an access network enables ITS stations to access networks. 

An ITS access network is a dedicated network that provides access to specific ITS services and applications and can be operated by a road operator or other operators. The ITS access network also interconnects roadside ITS stations and provides communication in between these as well as among vehicle  ITS stations via  the  roadside  ITS stations  that are  interconnected  in  the  ITS access network. This local network can then enable the vehicle ITS stations to communicate via a  roadside  infrastructure  communication  network  instead  directly  in  ad  hoc  mode.  As  an example,  an  ITS  access  network  can  connect  roadside  ITS  stations  along  a  highway with  a central ITS station (e.g. a road traffic management centre). In the case that short‐range wireless technology  is  used  for  communication  via  roadside  ITS  stations,  the  connectivity  to  the  ITS access network is typically provided intermittently. 

A  public  access  network  provides  access  to  general  purpose  networks  that  are  publicly accessible. An  example  is an  IMT‐2000  [21] network  that  connects vehicle  ITS  stations  to  the Internet and provides mobile Internet access. A private access network,  in contrast to a public access network, provides data services  to a closed user group  for a secured access  to another network. For example, a private access network can connect vehicle ITS stations to a companyʹs intranet. 

The access networks and the core network provide access to various services: 

• legacy services , such as WWW, email and many others; • ITS services provided by road traffic management centres and backend services; • ITS operational support services required to operate the ITS, such as security services. 

Core component of the architecture is the ITS station, which has two main roles: In its first role, the ITS station is a network node and acts as a communication source or sink. Likewise an ITS station can be a  forwarder of data, e.g.  in  the  ITS ad hoc network.  In  its  second  role,  the  ITS station  is  placed  at  the  network  edge  and  connect  the different  networks  via  an  ITS  station internal network (see Figure 11). 

Page 50: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

50                    

 Figure 11 : ITS Network architecture (general)

 

ITS stations shall be able to communicate via at least one of the following means (see Figure 11): 

1. via an ITS ad hoc network; 2. via an ITS access network; 3. via a public access network; 4. via a private access network; 5. via one of the access networks into the core network (e.g. the Internet). 

In addition to the networks listed above, an ITS station can also be attached to proprietary local networks  of  e.g.  vehicle  ITS  sub‐systems  and  roadside  ITS  sub‐system  as  presented  in  [22]. Typical examples are: 

a) Controller Area Network (CAN) in a vehicle ITS sub‐system. b) Legacy roadside infrastructure in a roadside ITS sub‐system. 

According to ETSI TS 102 636‐3 [23] ITS standard, an ITS (Intelligent Transport System) Station is comprised out of two units (Figure 12):  

• The Application Unit (AU) • The Computing and Communication Unit (CCU) 

AU runs a single or a set of applications and utilizes the CCUʹs communication capabilities. In a possible implementation, the CCU executes the ITS access technology, ITS network & transport, and the ITS facilities layers, whereas the ITS application layer resides in the AU. The distinction between AU and OBU is logical; all layers can also be implemented in a single physical unit. 

Page 51: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

51                    

The  CCU  shall  be  equipped with  at  least  a  single  ITS  external  communication  interface  to provide  connectivity  to  the  ITS  ad  hoc  network  or  the different  access  networks  (ITS  access network, public access network, private access network). The CCU and the AU can be equipped with  one  or multiple  ITS  internal  communication  interfaces. Moreover,  an AU  can  have  an external communication  interface  for access  to  the proprietary  local network. The  ITS  internal communication  interface shall connect AUs with CCUs, AUs with other AUs, and CCUs with other CCUs via  the  ITS  station‐internal network. AUs and CCUs  can  form a mobile network [24],  where  the  AUs  obtain  connectivity  to  the  networks  via  the  external  communication interface of the CCU. AU and CCU can reside in a single physical unit.  

 

Figure 12 : ITS Station Architecture: Application Unit and Control and Communication Units in a single On Board Unit 

Due  to  the  different  communication  needs  that  a  vehicular  environment  has,  an  ITS  Station protocol stack has been proposed, based on the existing OSI protocol stack (Figure 13).  

 

Figure 13 : General ITS Station protocol stack 

 

Page 52: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

52                    

ITS access  technologies  layer  covers various  communication media and  related protocols  for the physical and data  link  layers. The access  technologies are not restricted  to specific  type of media, though most of the access technologies are based on wireless communication. The access technologies  are  used  for  communication  inside  of  an  ITS  station  (among  its  internal components) and for external communication (for example with other ITS stations). For external communication,  some  of  the  ITS  access  technologies  represent  complete,  non‐ITS  specific communication systems (such as GPRS, UMTS, WiMAX) that are regarded as ʹlogical links over which ITS data is transparently transported.  The ITS network &  transport  layer comprises protocols  for data delivery among  ITS stations and from ITS stations to other network nodes, such as network nodes in the core network (e.g. the  Internet).  ITS  network  protocols  particularly  include  the  routing  of  data  from  source  to destination through intermediate nodes and the efficient dissemination of data in geographical areas.  ITS  transport  protocols  provide  the  end‐to‐end  delivery  of  data  and,  depending  on requirements of ITS facilities and applications, additional services, such as reliable data transfer, flow  control and  congestion avoidance. A particular protocol  in  the  ITS network &  transport layer is the Internet protocol IP version 6 (IPv6). The usage of IPv6 includes the transmission of IPv6  packets  over  ITS  network  protocols,  dynamic  selection  of  ITS  access  technologies  and handover between them, as well as interoperability issues of IPv6 and IPv4.  The  ITS  facilities  layer  provides  a  collection  of  functions  to  support  ITS  applications.  The facilities provide data  structures  to  store,  aggregate  and maintain data  of different  type  and source (such as from vehicle sensors and from data received by means of communication). As for  communication,  ITS  facilities  enable various  types  of  addressing  to  applications, provide ITS‐specific message handling and support establishment and maintenance of communication sessions.  An  important  facility  is  the  management  of  services,  including  discovery  and download of services as software modules and their management in the ITS station.  The  ITS  applications  layer  refers  to  ITS  applications  and  use  cases  for  road  safety,  traffic efficiency, infotainment and business. 

4.2.2 Facilities Layer protocols The protocols running on the facilities layer of an ITS station are based on the exchange of two types of messages:  

• Cooperative Awareness Messages (CAM) • Decentralized Environment Notification Messages (DENM) 

An overview of where these messages are applicable follows. 

Cooperative Awareness Messages (CAM) 

The  Cooperative  Awareness Messages  (CAMs)  are  distributed  within  the  ITS‐G5  (802.11p) 

Page 53: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

53                    

network  and  provide  information  of  presence,  positions  as  well  as  basic  status  of communicating  ITS stations  to neighbouring  ITS stations  that are  located within a single hop distance. All  ITS  stations  shall  be  able  to  generate,  send  and  receive CAMs,  as  long  as  they participate in V2X networks. By receiving CAMs, the ITS station is aware of other stations in its neighbourhood  area  as well  as  their  positions, movement,  basic  attributes  and  basic  sensor information. At  receiver side,  reasonable efforts can be  taken  to evaluate  the  relevance of  the messages and  the  information. This allows  ITS  stations  to get  information about  its  situation and act accordingly.  

Information  distributed  by  CAM Management  is  commonly  used  by  related  use  cases  and therefore the CAM Management is a mandatory facility. The Approaching Emergency Vehicle and Slow Vehicle Warning are just two use cases which benefit from CAM.  

Decentralized Environment Notification Messages (DENM) 

Decentralized  Environmental  Notification  Messages  (DENMs)  are  mainly  used  by  the Cooperative  Road  Hazard Warning  (RHW)  application  in  order  to  alert  road  users  of  the detected events. The RHW application is an event‐based application composed of multiple use cases. The general processing procedure of a RHW use case is as follows:  

• Upon  detection  of  an  event  that  corresponds  to  a  RHW  use  case,  the  ITS  station immediately broadcasts a DENM to other ITS stations located inside a geographical area and which are concerned by the event.  

• The transmission of a DENM is repeated with a certain frequency.  • This DENM broadcasting persists as long as the event is present.  • The  termination of  the DENM broadcasting  is  either  automatically  achieved once  the 

event disappears after a predefined expiry  time, or by an  ITS  station  that generates a special DENM to inform that the event has disappeared.  

• ITS stations, which receive  the DENMs, process  the  information and decide  to present appropriate warnings or information to users, as long as the information in the DENM is relevant for the ITS station. 

4.2.3 Network and Transport Layer protocols The ITS network &  transport  layer comprises several network and  transport protocols (Figure 14). In detail an ITS station can execute the following protocols at the ITS network & transport layer: 

• GeoNetworking  protocol.  For  usage  of  the GeoNetworking  over  different  ITS  access technologies, the specification of the protocol is split into a media‐independent part and a media‐dependent part (potentially multiple parts), such as for ITS‐G5 [20]. 

• Transport  protocols  over  GeoNetworking,  such  as  the  Basic  Transport  Protocol  and 

Page 54: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

54                    

other GeoNetworking transport protocols as they may be defined later. • Internet protocol IP version 6 [25] with IP mobility support [26] and optionally support 

for network mobility • (NEMO) [27] or other approaches depending on the deployment scenario. • Internet protocol IP version 4 for transition to IPv6 [28]. • User Datagram Protocol UDP [25]. • Transmission Control Protocols TCP [26]. • Other network protocols. • Other transport protocols, such as SCTP. 

 

 

Figure 14 : ITS Network and Transport Layer protocols 

Assembly of network and transport protocols in the ITS station protocol stack 

For  protocol  stacks  involving  the  GeoNetworking  protocol  and  IPv6,  protocols  shall  be assembled in one of the following ways described.  

For  the GeoNetworking protocol,  the underlying  ITS access  technologies are  limited  to short‐range wireless technologies, such as ITS‐G5. 

GeoNetworking protocol stack 

The GeoNetworking protocol stack may be assembled with  the GeoNetworking protocol and ITS‐specific transport protocols as envisaged in TS 102 636‐5 [29] at the top of the GeoNetwork protocol as depicted in Figure 15. 

Page 55: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

55                    

 

Figure 15 : The GeoNetworking protocol stack 

ITS IPv6 stack 

The IPv6 stack may be assembled with the IPv6 protocol and related transport protocols UDP [30], TCP [31] and others as depicted in Figure 16. 

 Figure 16 : ITS IPv6 protocol stack 

Combination of the GeoNetworking protocol and IPv6 

This protocol stack combines  the stacks  in  the previous clauses.  In  this protocol stack  (Figure 17), IP shall run at the top of the GeoNetworking protocol or directly at the top of the ITS access technologies. 

Page 56: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

56                    

 Figure 17 : ITS GeoNetworking with IPv6 support protocol stack 

Protocol stacks for other network protocols 

Further protocol stacks can be defined for other network protocols. In order to meet application and system requirements, the usage of other network protocols in parallel to the protocol stacks defined in the previous clauses can be restricted. For example, other network protocols must not be used at the top of ITS‐G5 operating in the ITS‐G5A frequency band. 

4.2.4 Access Layer protocols Figure 10 shows the part of the ITS AL that is covered by the present document. It is based on the OSI  layered  communications model with  a  detailed  view  of  the  ITS Access  Technology layer. The mapping between the ITS‐G5 elements specified in the present document and the ITS AL model is shown in Figure 18. 

 Figure 18 : ITS‐G5 Elements

The following elements of ITS‐G5 are defined:  

• a physical layer,  

Page 57: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

57                    

• a medium access control sub‐layer,  • a MAC sub‐layer Management Entity (MLME)  • and a Physical Layer Management entity (PLME).  

ITS‐G5 also includes the SAPs MAC_SAP and MLME_SAP (depicted in black in figure 10). The internal SAPs PHY_SAP and PMD_SAP (depicted in white in figure 10) are not part of ITS‐G5 specification, which  implies  that an  ITS‐G5 STA may not  implement  these SAPs. However, a STA  implementing  these SAPs  in compliance with 802.11  [32]  is also considered compliant  to ITS‐G5. 

In Figure 10 the ITS‐G5 physical layer is composed of the two sub‐layers PLCP and PMD. The distinction of  the  two  sub‐layers  is only presented  for homogeneity with  [33].  In  fact,  ITS‐G5 only supports the OFDM PHY specification. Consequently, ITS‐G5 STAs may not have the two sub‐layers PLCP and PMD and, instead, may have one single physical layer. 

As  compared  to  [33],  ITS‐G5 does not provide  the  SME‐PLME_SAP. Consequently,  only  the MLME can access the PHY MIB via the MLME‐PLME_SAP. The MLME‐PLME_SAP is therefore part of ITS‐G5. 

Physical Layer Requirements 

1. Frequency Allocation Table  6  shows  the  frequency  ranges  and  related  regulatory  requirements  and  harmonized standards. 

Table 6 : Frequencies and applications on ITS 

Frequency Range  Usage  Regulation  Harmonized Standard 

5.905‐5.925 GHz  Future  ITS applications 

ECC Decision [36] 

5.875‐5.905 GHz  ITS Road Safety  ECC  Decision  [36], Commission Decision [37] 

5.855‐5.875 GHz  ITS  non‐safety applications 

ECC Recommendation [38] 

ETSI EN 302 571 [34] 

5.475‐5.725 GHz  RLAN  (BRAN, WLAN) 

ERC  Decision    [39], Commission Decisions  [40][41] 

ETSI EN 301 893 [35] 

 

Page 58: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

58                    

Figure  19  illustrates  the  requirements  for  spectral power density  in  the  5 GHz  range  for  the frequency bands listed in Table 6. It also shows the European bands for Dedicated Short Range Communication (DSRC) (Figure 20). 

 

Figure 19: Requirements for spectral power density in the 5 GHz range for ITS stations 

 

 

Figure 20 : Modulation scheme and data rates for ITS G5 applications 

2. Transmit Power Control (TPC) TPC limits shall be as specified in [34] for ITS‐G5A and ITS‐G5B, and as specified in [35] for ITS‐G5C. Additional TPC requirements are provided by the DCC.  These additional requirements for ITS‐G5A and ITS‐G5B are encompassed in [42].  

Page 59: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

59                    

Medium Access Control Sub‐layer 

The medium access control sub‐layer of the ITS‐G5 shall be compliant with the profile of IEEE 802.11 [33]. A MAC frame shall consist of the following basic components: 

• a MAC header (Figure 21); • a frame body of variable length; • and a frame check sequence (FCS). 

 Figure 13 shows the MAC header as specified in [33]:  

 Figure 21 : MAC header of IEEE 802.11 

1. Quality of Service Since  ITS‐G5  STAs  always  operate  outside  the  context  of  a  BSS, mechanisms  such  as  Point Coordination Function (PCF) and hybrid coordination function (HCF) controlled channel access (HCCA) are not applicable.  Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) shall be applied. The set of EDCA parameters as specified in Figure 22 must not be negotiated over the air link, but shall be statically set.  

 Figure 22 : EDCA parameters for Contention Window in IEEE 802.11 

 

2. Dynamic Frequency Selection (DFS) Dynamic frequency selection (DFS) is required for communications in the RLAN band [35] and [41].  Only  a  DFS master/slave mode  of  operation  shall  be  supported.  A  fixed  ITS‐G5  STA operating as a service provider shall provide the DFS master functionality. Mobile ITS‐G5 STAs operating as a service client shall provide the DFS slave function functionality.  The frequency band inside ITS‐G5C actually to be used as the G5SC shall be announced in the service advertisement frame broadcasted in the G5CC. 

Page 60: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

60                    

4.2.5 GeoNetworking Implementation In  this  report, we  start  from  scratch and build an  implementation of  the ETSI TS 102 636‐4‐1 standard, where  the GeoNetworking  protocol  is  defined. Along with GeoNetworking,  Basic Transport protocol A and B (BTP‐A, BTP‐B) are implemented as a transport layer protocol. 

The goals  for  this  implementation  is  the ability  to  interact with a higher  facility  layer, able  to generate either CAM or DENM messages, that then are encapsulated in proper GeoNetworking packets and passed to a lower layer through a defined Application Interface (API). 

This  implementation  is  developed  as  a  user  space  daemon  process,  which  is  able  to communicate with already existing applications developed by Delphi Co., simulating a facilities layer or a lower layer. Initially, for testing purposes only the applications of Delphi were used, but then we moved to new lightweight implementations of the facilities and management layer, able to allow for proper protocol operation. 

In the following section, the protocol operation is described, how addressing is defined and the type of messages supported.  

GeoNetworking Addressing 

Every GeoAdhoc  router  shall  have  a  unique GeoNetworking  address.  This  address  shall  be used  in  the  header  of  a  GeoNetworking  packet  and  identify  the  communicating GeoNetworking entities. The format of the GeoNetworking address is described in Figure 23:  

 

Figure 23 : GeoNetworking Address format 

The fields of the GeoNetworking address shall be configured according to Figure 24: 

Page 61: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

61                    

 

Figure 24 : Configuration parameters of the GN address 

The  first bit  is  reserved  for  the  recognition of manual  configured GeoNetworking  addresses. The allocation of ITS Station Country Codes (SCC) is administered by the ITU‐T.  The MID field corresponds to the access layer address. In case of IEEE 802.11p MAC layer, the 48‐bit MAC layer address shall be used. 

GeoNetworking Long Position Vectors (LPVs) 

The  LPVs  are  used  complementary  to  the  GeoNetworking  address,  and  are  used  in  the messages sent out of a single GeoNetworking station. They contain geographical information of a GeoNetworking Station. Their format is described in Figure 25 and Figure 26: 

 

Figure 25 : LPV format 

Page 62: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

62                    

 

Page 63: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

63                    

 

Figure 26 : Configguration Parameters of LPV 

Similar  to LPVs  are  the  Short  Position Vectors  (SPVs)  that  are  used  in  some  specific  packet exchanges. SPVs have the following format (Figure 27): 

 

Figure 27 : SPV format 

GeoNetworking Location Table 

Similar  to  other  routing  protocols,  that  have  a  routing  table,  the  GeoNetworking implementation should hold a location table that will contain information about each ITS STA that participates  in  a message  exchange. The  location  table  should  contain  a  flag of whether another ITS STA is a neighbor or not, and the pending operations to a specific station (such as if the location service is invoked). 

The location table is used for taking all the forwarding decisions, so it should be as more precise as possible. The minimum  location  table elements, as defined by ETSI TS 102 636‐4‐1 are  the following: 

• GeoNetwork address of the ITS station GN_ADDR. • LL address of the ITS station LL_ADDR. 

Page 64: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

64                    

• Type of the ITS station (vehicle ITS station, roadside ITS station). • Position vector, i.e. Long Position Vector of the ITS station, comprised of: 

o Geographical position POS(GN_ADDR). o Speed S(GN_ADDR). o Heading H(GN_ADDR). o Timestamp of the geographical position TST(POS, GN_ADDR). o Accuracy of the geographical position Acc(POS, GN_ADDR). o Accuracy of the speed Acc(S, GN_ADDR). o Accuracy of the heading Acc(H, GN_ADDR). 

• Flag  LS_PENDING(GN_ADDR):  Flag  indicating  that  a  Location  Service  (LS)  (clause 9.2.4) is in progress. 

• Flag IS_NEIGHBOUR(GN_ADDR): Flag indicating that the GeoAdhoc router is in direct communication range, i.e. is a neighbour. 

• Sequence  number  SN(GN_ADDR):  The  sequence  number  of  the  last  packet  from  the source GN_ADDR that was identified as ʹnot duplicatedʹ. 

4.2.6 GeoNetworking Packets The packet structure of GeoNetworking protocol messages shall follow the format depicted in Figure 28: 

 

Figure 28 : GN packet structure 

The GeoNetworking packets are encapsulated from the MAC layer protocol, according to what protocol  has  been  adopted  at  the  network  access  layer.  Every GeoNetworking  packet  has  a common  header  (which  is  the  same  for  all  the  types  of GN  packets)  and  a  packet  specific extended header. The packet’s common header is depicted in Figure 29: 

Page 65: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

65                    

 

Figure 29 : Common Header Format 

The common header consists of the following fields (Figure 30): 

Page 66: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

66                    

 

Figure 30 : Configuration Parameters for Common Header 

The different packet types supported by the protocol are the following: 

• Beacons • Single Hop Broadcast packets (SHB) • Topologically scoped Broadcast packets (TSB) • GeoBroadcast packets • GeoAnycast packets • GeoUnicast packets 

Page 67: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

67                    

• Location Service Packets 

Each one of the aforementioned packets, the packet structure and every operation is described in the following session: 

Beacons 

A beacon packet  is consists of only  the common header part of a packet.  It  is sent by any ITS STA  to  advertise  its  position  at  certain  time  intervals,  if  no  other  packet  transmission  has happened in this interval. 

Single Hop Broadcast packets 

SHB  packets  are  broadcasted  in  all  ITS  stations within  a  1‐hop  distance.  They  are  used  to encapsulate  packets  received  from  upper  layers  if  indicated  so  by  the  “next  header”  field. Usually, they are used to encapsulate CAM messages. 

Topologically Scoped Broadcast packets 

TSB packets are packets broadcasted within a distance indicated by a hop limit. Due to multiple retransmissions of a packet by several  ITS stations  in  the same geographical area, a duplicate packet detection mechanism should exist. 

The extended packet header should contain the following fields, as indicated by Figure 31 and Figure 32: 

 

Figure 31 : TSB packet header 

Page 68: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

68                    

 

Figure 32 : TSB Extended Header configuration parameters 

GeoBroadcast/GeoAnycast packets 

Geobroadcast/GeoAnycast  packets  perform  the  operation  of  broadcasting/anycasting  (as anycast is defined in IPv6) in a specific geographical area. The definition of a geographical area is described in the next sections. 

The GeoBroadcast  and GeoAnycast  packets  shall  have  the  same  header  structure.  They  are distinguished by  the HT  field  in  the Common Header. The header  shall be  comprised of  the Common Header and the Extended Header as shown in Figure 33.  

 

Figure 33 : GeoBroadcast/GeoAnycast packet header 

The fields should carry the information indicated by Figure 34: 

 

Page 69: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

69                    

 

Figure 34 : GeoBroadcast/GeoAnycast Extended Header configuration parameters 

As one can easily see, a geographical area  is defined using  three  fields; distance a, distance b and angle. Specifically in the case of a circular area, a is the radius distance of the area, b is set to zero, and angle is set to zero. 

GeoUnicast packets 

GeoUnicast  packets  are  used  for  unicast  transmission  to  an  ITS  STA  which  we  know  the geographical characteristics of it. GeoUnicast header is defined as follows (Figure 35): 

 

Figure 35 : GeoUnicast packet header 

Page 70: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

70                    

GeoUnicast extended header fields should be filled according to Figure 36: 

 

Figure 36 : GeoUnicast Extended Header configuration parameters 

Location Service 

The  location service  is used  if a GeoAdhoc  router needs  to determine  the position of another GeoAdhoc router. This is the case if a GeoAdhoc router is in the process to send a T/GN6‐SDU as a GeoUnicast packet to another GeoAdhoc router, i.e. from the source to the destination, and does not have the position information for the destination in its LocT.  The execution of a location service is fully transparent to protocol entities of higher layers. The location service function resides on top of the forwarding functions and can therefore use any forwarding  type.  The  location  service  is  based  on  the  exchange  of  control  packets  between GeoAdhoc routers.   The querying GeoAdhoc router (source) issues a LS Request packet with the GN_ADDR of the sought GeoAdhoc  router  (destination). The LS Request  packet  is  forwarded  by  intermediate GeoAdhoc routers  (forwarders) until  it reaches  the destination. The destination replies with a LS Reply packet. The procedure is illustrated in Figure 37.  

Page 71: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

71                    

 Figure 37 : Location Service example 

 The  fields  of  the Common Header  in  the  case  of  a Location  Service message  are defined  in Figure 38:  

 Figure 38 : Common Header Location Service parameters 

Page 72: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

72                    

 

4.2.7 Defining a Geographical area The definition of a geographical area  is done  in  the  standard ETSI EN 302 931. Geographical areas shall be specified by geometric shapes. The following geographical areas are defined: 

• circular area; • rectangular area; and • elliptical area 

Circular Area 

The circular area shall be described by a circular shape with a single point A that represents the center of the circle and a radius r as shown in Figure 39. 

 

Figure 39 : Definition of a Circular Area 

Rectangular Area 

The  rectangular  area  shall  be  defined  by  a  rectangular  shape  (Figure  40) with  point A  that represents the center of the rectangle and the following parameters: 

• a  ‐  the  distance  between  the  center  point  and  the  short  side  of  the  rectangle (perpendicular bisector of the short side); 

• b  ‐  the  distance  between  the  center  point  and  the  long  side  of  the  rectangle (perpendicular bisector of the long side); 

• θ ‐ azimuth angle of the long side of the rectangle. 

Page 73: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

73                    

 

Figure 40 : Definition of a Rectangular Area 

Elliptical Area 

The elliptical area shall be defined by an elliptical shape (Figure 41) with point A that represents the center of the ellipse and the following parameters: 

• a ‐ the length of the long semi‐axis; • b ‐ the length of the short semi‐axis; • θ ‐ azimuth angle of the long semi‐axis. 

 

 

Figure 41 : Definition of an Elliptical Area 

Geometric Function to determine spatial characteristics of a point  

A function F that an ITS station can use to determine whether a point P(x,y)  is  located  inside, outside,  at  the  centre,  or  at  the  border  of  a  geographical  area  should  have  the  following properties: 

 

Page 74: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

74                    

 

Function F(x,y) is depedent of the type of area defined. Therefore for each one of the available areas, we define the following functions: 

1. For a circular area: 

 

 

2. For a rectangular area: 

 

 

3. For an elliptical area: 

 

Page 75: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

75                    

 

4.2.8 Communication with upper layer As we can deduce from Figure 42, the communication between different layer entities  is done via Service Access Points (SAP). The functions defined by the GN SAP are the GN‐Data.request, the GN‐Data.confirm and the GN‐Data.indication messages. 

 

Figure 42 : The GeoNetworking SAPs 

The GN‐DATA.request primitive is used by the ITS transport protocol entity to request sending a  GeoNetworking  packet.  Upon  reception  of  the  GN‐DATA.request  primitive,  the GeoNetworking protocol delivers the GeoNetworking packet to the LLC protocol entity via the IN_SAP. 

The parameters of the GN‐DATA.request are as follows: 

GN‐DATA.request ( Upper protocol entity, 

Page 76: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

76                    

Packet transport type, Destination, Communication profile, Maximum packet lifetime, (optional) Repetition interval, (optional) Traffic class, Length, Data ) 

The Upper protocol entity parameter specifies whether  the primitive was  triggered by an  ITS Transport  protocol  (e.g.  BTP)  or  by  the  GeoNetworking  to  IPv6  Adaptation  Sub‐Layer (GN6ASL). 

The Packet transport type parameter specifies the packet transport type (GeoUnicast, SHB, TSB, GeoBroadcast, GeoAnycast). 

The Destination parameter specifies the destination address for GeoUnicast or the geographical area  for  GeoBroadcast/GeoAnycast.  The  destination  address  for  GeoUnicast  can  optionally contain the MID field only; with the other fields set to 0. 

The  Communication  profile  parameter  determines  the  LL  protocol  entity  (unspecified,  ITS‐G5A).  The  Maximum  lifetime  parameter  specifies  the  maximum  tolerable  time  in  [s]  a GeoNetworking  packet  can  be  buffered  until  it  reaches  its  destination.  The  parameter  is optional. If it is not used, the MIB attribute itsGnMaxPacketLifetime is used. 

The Repetition interval parameter specifies the duration between two consecutive transmissions of  the  same GeoNetworking packet during  the  lifetime of a packet  in  [ms]. The parameter  is optional. If it is not used, the packet should not be repeated. 

The Traffic class parameter specifies  the  traffic class  for  the message as a  triple of Relevance, Reliability, and Latency. The Length parameter indicates the length of the Data parameter. The Data  parameter  represents  the  payload  of  the GeoNetworking  packet  to  be  sent,  i.e.  the  T‐SDU/GN6‐SDU. 

The  GN‐DATA.confirm  primitive  is  used  to  confirm  that  the  GeoNetworking  packet  was successfully processed  in response  to a GN‐DATA.request. For  the reception of  the primitive, no behaviour is specified. 

The parameters of the primitive are as follows: 

Page 77: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

77                    

GN‐DATA.confirm ( ResultCode ) 

The ResultCode parameter specifies whether the GN‐DATA.request primitive: 

• has been accepted; • rejected due to maximum length exceeded if the size of the T/GN6‐PDU exceeds the MIB 

attribute itsGnMaxSduSize; • reject due to maximum lifetime exceeded if the lifetime exceeds the maximum value of 

the MIB attribute itsGnMaxPacketLifetime; • reject due  to  repetition  interval  too  small,  if  the  repetition  interval  is  smaller  than  the 

MIB attribute itsGnMinPacketRepetitionInterval; • rejected due to unsupported traffic class; or • rejected for unspecified reasons if the GN‐DATA.request primitive cannot accepted for 

any other reason. 

The GN‐DATA.indication primitive indicates to an upper protocol entity that a GeoNetworking packet has been received. The primitive is generated by the GeoNetworking protocol to deliver data contained  in a received GeoNetworking packet  to upper protocol entity. The data of  the GeoNetworking packet are processed as determined by the receiving upper protocol entity. 

The parameters of the GN‐DATA.indication primitive are as follows: 

GN‐DATA.indication (                   

Upper protocol entity,  Packet transport type, Destination Source position vector, Traffic class, Remaining packet lifetime (optional), Length, Data ‐‐ T/GN6‐PDU ) 

The Upper protocol entity parameter determines  the protocol entity  that processes  the service primitive  (BTP  or  GN6).  The  Packet  transport  type  parameter  is  the  packet  transport  type (GeoUnicast, SHB, TSB, GeoBroadcast, GeoAnycast) of the received packet. 

The Destination parameter  is  the destination address  for GeoUnicast or  the geographical area 

Page 78: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

78                    

for GeoBroadcast/GeoAnycast, with which  the GeoNetworking packet was  generated  by  the source. The Source position vector parameter is the geographical position for the source of the received GeoNetworking  packet.  The Remaining  packet  lifetime  parameter  is  the  remaining lifetime  of  the  packet.  The  Traffic  Class  parameter  is  the  traffic  class,  with  which  the GeoNetworking packet was generated by the source. The Length parameter is the length of the Data parameter. The Data parameter is the payload of the received GeoNetworking packet, i.e. the T‐PDU/GN6‐PDU. 

4.2.9 Communication with the management layer Communication with  the management  layer  is done via  the GN_MGMT_SAP. The messages exchanged are the GN‐MGMT.request and the GN‐MGMT.response. 

The GN‐MGMT.request primitive  is  generated  by  the GeoNetworking  protocol  entity  at  the initialization  phase  in  order  to  request management  information,  i.e.  time,  position  vector, GeoNetworking  address. After  receiving  the GN‐MGMT.request  primitive,  the  ITS Network and Transport Layer Management entity  is  in charge of providing  the GeoNetworking entity with the requested management information. 

The parameters of the GN‐MGMT.request are as follows: 

GN‐MGMT.request ( Request cause ) 

The Request  cause  parameter  specifies  the  type  of  requested  information,  i.e.  time,  position vector,  GeoNetworking  address.  In  case  the  GeoNetworking  address  is  requested,  the parameter also indicates whether the address request is caused by duplicate address detection or is an initial request.  

The  GN‐MGMT.response  primitive  is  generated  by  the  ITS  Network  and  Transport  Layer Management entity to indicate an update of management information, i.e. time, position vector and  GeoNetworking  address.  The  primitive  can  be  triggered  upon  reception  of  a  GN‐MGMT.request  primitive  or  can  be  generated  unsolicited,  i.e. without  a GN‐MGMT.request primitive. 

The parameters of the GN‐MGMT.response are as follows: GN‐MGMT.response ( Time (optional) Local position vector (optional) GeoNetworking address (optional) 

Page 79: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

79                    

The  Time  parameter  specifies  the  timestamp  that  is  used  as  a  reference  to  determine  the freshness  of  received  information  carried  in  packets.  The  Local  position  vector  parameter specifies  the  ITS  stationʹs most  recent position vector  (geographical position,  speed, heading, timestamp when the position vector was generated, and corresponding accuracy information). 

The GeoNetworking address parameter specifies the GeoNetworking address that shall be used by  the  GeoNetworking  protocol  entity.  All  parameters  are  optional,  whereas  at  least  one parameter should be present. 

4.2.10 Other Implementation Details 

Daemon Implementation details 

For  this  thesis,  we  developed  a  user  space  daemon  that  provides  full  GeoNetworking capabilities to an ITS STA, by using its API. The architecture and the communication APIs that the GeoNetworking daemon has are depicted in Figure 43. 

 

Figure 43 : GeoNetworking implementation architecture 

The  communication  through  the GNBTP‐API  and  the GN‐MGMT API  are  done  using UDP sockets. As a communication scheme with the Link Layer, we used the pcap library. 

1. Pcap Library The pcap library provides a high level interface to the programmer, to access several features of a network interface. These could be from directly cloning a stream on the card to an application, to directly injecting traffic over a networking interface. 

Page 80: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

80                    

Therefore, for the proper operation of the GeoNetworking daemon, we needed to make calls to the  pcap  library,  once we  build  the GN  packet,  one  for  injecting  the  created  packet  on  the network interface and one thread listening for incoming packets marked as GeoNetworking. 

2. Target Platform The  target  platform  for  the  evaluation  of  the  system  is DELPHI’s  embedded  ITS CCU  unit which is depicted in Figure 44. 

 

Figure 44 : DELPHIʹs OBU 

It features an Intel Atom processor at 1GHz and 1 GB of RAM memory. It has integrated GPS receiver and a 2 GB SSD. It has an option of adding LTE communication interfaces on top of it. The operating system that it runs is a customized by Delphi Linux Operating System.  

As  a  communication  interface  with  other  CCU’s  it  features  an  Atheros  based  WiFi  card, supporting  the  IEEE  802.11p protocol. The  frequency  it  is  transmitting  is  at  5.9 GHz WAVE band with a channel bandwidth of 10MHz. 

Management and POTI 

For testing purposes, we used DELPHI’s implementation of a facilities and management layer. The implementation was in  java, using the OSGi [43] framework. Since this implementation is under the copyright law, only a binary form was given of it. Howerver, the high processing and memory  requirements  that  are  needed  to  run  it  rendered  it  impossible  to  run  on DELPHI’s 

Page 81: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

81                    

MyCCU.  

Therefore, we developed lightweight versions of the facilities and management layer, written in C, which are able to provide basic support for some operations of these layers, and are able to operate on Delphi’s CCUs. The operations supported so far are: 

• Generation  of CAM messages,  that  are  send  via  the GNBTP‐API  to GeoNetworking layer via a GN‐Data.request format 

• Reception  of CAM messages,  received  from  the GNBTP‐API  in  a GN‐Data.indication format 

• Generation of time and position update messages send via the GN‐MGMT API as time and position update messages 

• Generation of Address update messages sent to GN via the GN‐MGMT API. 

These operations  run  as  two  separate  application daemons,  able  to give  full GeoNetworking capabilities to an ITS STA. 

Specifically,  the  position  and  time  update  module  (POTI)  is  using  another  interface  to communicate with  the gpsd service,  that  is serving position updates  in a  JSON  format. These are translated properly to GN compatible messages for proper handling on the GeoNetworking side. 

1. GPSD and gps.h library GPSD  is  a  daemon  that  receives  data  from  a GPS  receiver,  and  provides  the  data  back  to multiple  applications.  It  thus provides  a unified  interface  to  receivers of different  types,  and allows concurrent access by multiple applications. 

GPSD provides a TCP/IP service by binding to port 2947. It accepts commands from that socket, and  returns  results  back  to  it.  These  commands  use  a  JSON‐based  syntax  and  return  JSON responses (older, now obsolete versions used single‐letter commands). Concurrent operation is supported. Most GPS receivers are supported, whether serial, USB, or Bluetooth. Additionally gpsd  supports  interfacing  with  the  UNIX  network  time  protocol  daemon  ntpd  via  shared memory to enable setting the host platformʹs time via the GPS clock. 

The corresponding UNIX gps.h library provides an interface to the programmer to interact with the  gpsd  daemon  and  send  or  receive  data  to  its  listening  socket.  By  sending  a WATCH message, a JSON file is returned by gpsd containing current GPS data. 

Page 82: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

82                    

Logging Functions 

For proper debugging of the protocol’s operation, we have implemented logging mechanisms at the different levels that the developed software operates. Logging support is provided not only for the Geonetworking layer, but for the management and the facilities layer as well. Each time a position update is sent (defined by a MIB value), it is logged by the logging thread running at this  layer. Similar process  is happening at  the  facilities  layer, whenever a packet  is  sent  to or received from the GeoNetworking layer. 

For  the  implementation of  the  logging process, we engaged C++  file streams  library. Log  files are  renewed  in  a  circular way,  and  every  time  a  timer  expires  (originally  set  to  a  daylong duration), the log files are archived. The compression of the files  is happening using a system call to the `tar` and `gunzip` UNIX commands. For the compression of the files, we could have engaged the `zlib` library and actually implement the compression process using our own code. Since the logging archiving is done only once per day, we used the system calls solution, which can  ensure  interoperability  among  different  UNIX  based  systems.  Implementation  of compression functions using the `zlib` library is one of our future goals.   

Duplicate packet detection 

As it is expected from the protocol’s operation, several of the packets are retransmitted over the network more  than  once,  depending  on  the  number  of  ITS  Stations  in  a  geographical  area. Therefore, proper handling of duplicate packets shall be implemented. 

The  GeoNetworking  protocol  applies  duplicate  packet  detection  to  multi‐hop  packets (GeoUnicast, TSB, GeoBroadcast, GeoAnycast, LS Request, LS Reply). The mechanism is based on sequence numbers and implies that every GeoNetworking packet carries a sequence number in  its  header.  For  duplicate  packet  detection,  a  GeoAdhoc  router  maintains  the  sequence number of the last packet from the source that was identified as ʹnot duplicatedʹ in its LocT, i.e. SNGN_ADDR. When the GeoAdhoc router processes a GeoNetworking packet, it compares the value of  the SN  field carried  in  the GeoNetworking packet SN(P) and SNSO,SAV.  If SN(P)  is greater than SNGN_ADDR the received packet is regarded as ʹnot duplicatedʹ and SNSO,SAV is updated.  The sequence numbers  in  the GeoNetworking protocol are  limited  in  the number of bits  that represent the sequence number. In order to handle the wrap‐around of sequence numbers (that the sequence number is incremented from the maximum possible value to zero), the following algorithm shall be used: 

 

Page 83: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

83                    

   

GeoNetworking Management Information Base (MIB) 

In  the protocol’s  specification, a Management  Information Base  (MIB)  is defined, with values that define its operation. However, in order to avoid adding more complexity to the developed daemon, we created a sample configuration file which is parsed at the beginning of execution of the daemon. This  file  is used  to  initialize a class  that contains all  the MIB values used by  the protocol. The sample configuration file that is read by the GeoNetworking daemon and the MIB values stored are depicted in the following codebox and Table 7. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 84: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

84                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

#################################################

# #

# GeoNetworking Daemon Configuration File #

# Proposal for Discussion #

# Version: 0.0.1 #

# #

#################################################

# $Rev: 0001 $

########## <Configuration Table>

# (1) Log Functionality

# (2) Device Confiuration

# (3) Data Communication API Settings

# (4) ITS Station Settings

# (5) Default Local Position Vector Settings

# (6) Protocol Configuration

# (7) Default Transmission Parameters

# (8) Testing Configuration

##########

## (1) Log Functionality

# File path

GN_SYSLOG_FILENM gn_sys_log

GN_USRLOG_FILENM gn_usr_log

## Log level

GN_SYSLOG_LV 3 # System log level (0-3)

GN_USRLOG_LV 2 # User log level (0-3)

# Log rotation parameters

GN_LOG_MAX_NLINES 50000 # Maximum # of lines by file (rotate mode = 1)

GN_LOG_MAX_SIZE 4000000 # Maximum size by file (rotate mode = 2)

GN_LOG_N_ROTATE 2 # Number of log rotate files (>= 2)

## (2) Device Confioguration

AL_CCH_IF eth0 # Interface name used for CCH

AL_SCH_IF eth0 # Interface name used for SCH

## (3) Data Communication API Settings

# Listen port for communication with Facility

GN_NWT_LISTEN_PORT 1301

# Destination Port for communication with Facility

GN_FAC_DEST_ADDR 127.0.0.1

GN_FAC_DEST_PORT 1302

Page 85: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

85                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

# Listen port for communication with Management

GN_MNGT_LISTEN_PORT 1401

# Destination Port for communication with Management

GN_MNGT_DEST_ADDR 127.0.0.1

GN_MNGT_DEST_PORT 1402

## (4) Node Settings Configuration

# ITS Station Type

# (bike, motorbike, car, truck, bus, trafficlight, rsu)

GN_ITSST_TYPE rsu

# ITS Station SubType

# (public, private)

GN_ITSST_SUBTYPE private

# Address Configuration Mode (MIB.itsGnLocalAddrConfMethod)

# (auto, managed, manual)

GN_ADDRCONF_MODE auto

# MID of Geonetworking address (only if GN_ADDRCONF_MODE = manual)

# Format: XX:XX:XX:XX:XX:XX (X is hexdecimal character)

GN_ADDR_MID 00:00:00:00:00:00

## (5) Default LPV Settings

GN_DEF_LAT 40.4

GN_DEF_LON 10.2

GN_DEF_SPEED 10

GN_DEF_HEADING 0

GN_DEF_ALT 20

## (6) Protocol Configuration

# Algorithm Type Settings

# GeoUnicast Algorithm Type (MIB.itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm)

# (0: Unspecified, 1: Greedy, 2: ETSI-CBF, 3: Revised-CBF)

GN_UCALG_TYPE 0

# GeoBroadcast Algorithm Type (MIB.itsGnGeoBroadcastForwardingAlgorithm)

# (0: Unspecified, 1: Simple, 2: Advanced(not available now))

GN_BCALG_TYPE 0

# Default Hop Limit (0-255) (MIB.itsGnDefaultHopLimit)

GN_HOP_LIMIT 10

# Upper Limit of Packet Lifetime (1-6300000) [ms] (MIB.itsGnMaxPacketLifetime)

GN_MAX_PCKT_LIFETM 600000

# Lower Limit of the Packet Repetition Interval [ms] (MIB.itsGnMinPacketRepetitionInterval)

GN_MIN_PCKT_REPINT 100

Page 86: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

86                    

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 7 : MIB values and their initial configuration 

MIB attribute value  Default/Initial value  Comment itsGnLocalGnAddr  1  GeoNetworking  address  of  the 

GeoAdhoc router itsGnLocalAddrConfMethod 

AUTO (0)  MANAGED (1) 

AUTO:  Local  GN_ADDR  is configured from MIB MANAGED:  Local  GN_ADDR  is configured  via  the  GN‐MGMTt primitive (annex I) 

itsGnProtocolVersion  TS 102 636‐4‐1 (V1.1.1) (0)  Version  of  the  GeoNetworking protocol set in the GeoNetworking protocol headers 

itsGnStationType  Vehicle  ITS  Station  (0) Roadside ITS Station (1) 

Type of ITS Station 

itsGnMinimumUpdateFrequencyLPV 

Vehicle  ITS  Station  (1  000) Roadside ITS Station (0) 

Minimum  update  frequency  of local position vector (LPV) in ms 

itsGnMaxSduSize  1 398  Maximum size of GN‐SDU [bytes] 1  500‐  GN_MAX  (88)  ‐ GNSEC_MAX (0) 

itsGnMaxGeoNetworkingHeaderSize 

88  GN_MAX:  Maximum  size  of GeoNetworking header [bytes] Determined  by  the  GeoUnicast header as defined in clause 8.6.2 

itsGnLifetimeLocTE  20  Lifetime of location table entry [s] 

## (8) Testing Configuration

### Radio Range Emulation

# Whether emulation functionality is enabled or not

# 0: Disabled, 1: Enabled

GN_RADIO_EMU_MODE 0

# Emulated radio range [m]

GN_RADIO_EMU_RANGE 300

Page 87: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

87                    

itsGnLocationServiceMaxRetrans 

10  Maximum  number  of retransmissions  of  LS  Request packets 

itsGnLocationServiceRetransmitTimer 

1 000  Duration  of  Location  service retransmit timer [ms] 

itsGnLocationServicePacketBufferSize 

1 024  Size  of  Location  service  packet buffer [Byte] 

itsGnBeaconServiceRetransmitTimer 

3 000  Duration  of  Beacon  service retransmit timer [ms] 

itsGnBeaconServiceMaxJitter 

itsGnMaxPacketLifetime/4  Maximum beacon jitter [ms] 

itsGnDefaultHopLimit  10  Default  hop  limit  indicating  the maximum  number  of  hops  a packet travels 

itsGnMaxPacketLifetime  600  Upper  limit  of  the  maximum lifetime [s] 

itsGnMinPacketRepetitionInterval 

100  Lower  limit  of  the  packet repetition interval [ms] 

itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm 

UNSPECIFIED (0) GREEDY (1) CBF (2) 

Default  GeoUnicast  forwarding algorithm 

itsGnGeoBroadcastForwardingAlgorithm 

UNSPECIFIED (0) SIMPLE (1) 

Default GeoBroadcast  forwarding algorithm 

itsGnGeoUnicastCbfMinTime 

1  Minimum duration a packet  shall be  buffered  in  the  CBF  packet buffer [ms] 

itsGnGeoUnicastCbfMaxTime 

100  Maximum duration a packet shall be  buffered  in  the  CBF  packet buffer [ms] 

itsGnDefaultMaxCommunicationRange 

1 000  Default  theoretical  maximum communication range [m] 

itsGnGeoAreaLineForwarding 

DISABLED (0) ENABLED (1) 

Forwarding  of GeoBroadcast/GeoAnycast  packet if GeoAdhoc router is located outside the GeoArea. 

itsGnUcForwardingPacketBufferSize 

256  Size  of  UC  forwarding  packet buffer [Kbytes]. 

itsGnBcForwardingPacketBufferSize 

1 024  Size  of  BC  forwarding  packet buffer [Kbytes]. 

itsGnCbfPacketBufferSize 

256  Size of CBF packet buffer [Kbytes] 

Page 88: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

88                    

itsGnTrafficClassRelevance 

3  Forwarding:  Default  traffic  class Relevance 

itsGnTrafficClassReliability 

Medium (10)  Forwarding:  Default  traffic  class Reliability 

itsGnTrafficClassLatency 

Medium (10)  Forwarding:  Default  traffic  class Latency 

 

GeoNetworking Operation 

The ETSI TS 102 636‐4‐1 standard, defines different operation of the protocol depending on the packet type sent, and whether the GeoNetworking STA is the transmitter, the forwarder or the receiver of the packet.  

1. Transmission of packets In the case of receiving a GN‐Data.indication from an upper layer, the GeoNetworking daemon checks the type of the packet that shall be transmitted and performs some packet type specific actions that are defined in the following sections:  

2. Single Hop Broadcast On  reception of a GN‐DATA.request primitive with a Packet  transport  type parameter  set  to SHB (Figure 45), the source shall execute the following operations: 

1) create a GN‐PDU with the T/GN6‐SDU as payload and a SHB packet header: a) set the fields of the Common Header (clause 9.3.2); 

2) if no neighbour exists, i.e. the LocT does not contain a LocTE with the IS_NEIGHBOUR flag  set  to TRUE,  then buffer  the SHB packet  in  the BC  forwarding packet buffer and omit the execution of further steps; 

3) if the optional Repetition interval parameter in the GN‐DATA.request parameter is set: a) save the SHB packet; b) retransmit  the  packet  with  period  as  specified  in  Repetition  interval  until  the 

maximum lifetime of the packet is expired; 4) execute media‐dependent  procedures:  if  the Communication  profile  parameter  of  the 

GN‐DATA.request primitive is set to: a) UNSPECIFIED then omit this operation; b) is set to ITS‐G5A then execute the operations as specified; 

5) pass the GN‐PDU to the LL protocol entity via the IN  interface and set the destination address to the Broadcast address of the LL entity. 

Page 89: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

89                    

 

 

 

Figure 45: SHB transmission flowchart 

2.1. Topologically Scoped Broadcast 

On  reception of a GN‐DATA.request primitive with a Packet  transport  type parameter  set  to 

Page 90: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

90                    

TSB (Figure 46), the source shall execute the following operations: 

1) create a GN‐PDU with the T/GN6‐SDU as payload and a TSB packet header: a) set the fields of the Common Header  b) set the fields of the TSB Extended Header 

2) if  no  neighbour  exists,  i.e.  the  LocT  does  not  contain  a  LocTE  with  the IS_NEIGHBOUR flag set to TRUE, then buffer the TSB packet in the BC forwarding packet buffer and omit the execution of further steps; 

3) if the optional Repetition  interval parameter  in  the GN‐DATA.request parameter  is set: a) save the TSB packet b) retransmit  the  packet with  period  as  specified  in Repetition  interval  until  the 

maximum lifetime of the packet is expired; 4) execute media‐dependent procedures: if the Communication profile parameter of the 

GN‐DATA.request primitive is set to: a) then omit this operation; b) is set to ITS‐G5A then execute the operations as specified 

5) pass  the  GN‐PDU  to  the  LL  protocol  entity  via  the  IN  interface  and  set  the destination address to the Broadcast address of the LL entity. 

 

Page 91: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

91                    

 

Figure 46 : TSB transmission flowchart 

2.2. GeoBroadcast 

On  reception of a GN‐DATA.request primitive with a Packet  transport  type parameter  set  to GeoBroadcast (Figure 47), the source shall execute the following operations: 

Page 92: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

92                    

1) create a GN‐PDU with the T/GN6‐SDU as payload and a GeoBroadcast packet header: a) set the fields of the Common Header  b) set the fields of the GeoBroadcast Extended Header 

2) if no neighbour exists, i.e. the LocT does not contain a LocTE with the IS_NEIGHBOUR flag  set  to  TRUE,  then  buffer  the GeoBroadcast  packet  in  the  BC  forwarding  packet buffer and omit the execution of further steps; 

3) if the optional Repetition interval parameter in the GN‐DATA.request parameter is set: a) save the GeoBroadcast packet b) retransmit  the  packet with  period  as  specified  in Repetition  interval  until  the 

maximum lifetime of the packet is expired 4) determine the link‐layer address LL_ADDR_NH of the next hop  

a) if  the  MIB  attribute  itsGnGeoBroadcastForwardingAlgorithm  is  set  to  0 (UNSPECIFIED),  execute  the  Simple  GeoBroadcast  with  line  forwarding algorithm 

b) if  the  MIB  attribute  itsGnGeoBroadcastForwardingAlgorithm  is  set  to  1 (SIMPLE), execute the Simple GeoBroadcast with line forwarding algorithm  

5) if LL_ADDR_NH = 0, then buffer the GeoBroadcast packet in the BC forwarding packet buffer and omit the execution of further steps; 

6) execute media‐dependent  procedures:  if  the Communication  profile  parameter  of  the GN‐DATA.request primitive is set to: 

a) UNSPECIFIED then omit this operation b) is set to ITS‐G5A then  execute the operations 

7) pass the GN‐PDU to the LL protocol entity via the IN  interface and set the destination address to the LL address of the next hop LL_ADDR_NH. 

 

Page 93: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

93                    

 

Figure 47 : GeoBroadcasst transmission flowchart 

2.3. GeoAnycast 

The operations (Figure 48) of the source of a GeoAnycast packet are identical with the source of a GeoBroadcast  packet,  except  the  operation  in  step  5.  Instead,  the  source  shall  execute  the following operation: 

1) determine function F(x,y)  a) if  F  (x,  y)  <  0  (GeoAdhoc  router  is  outside  the  geographical  area)  and  the MIB 

attribute  itsGnGeoAreaLineForwarding  is  set  to  TRUE,  execute  the  GeoUnicast forwarding  algorithm  and determine  the  link‐layer  address LL_ADDR_NH  of  the next hop. 

Page 94: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

94                    

b) if  the  MIB  attribute  itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm  is  set  to  0 (UNSPECIFIED), execute the GF algorithm  

c) if  the MIB  attribute  itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm  is  set  to  1  (GREEDY), execute the GF algorithm  

d) if the MIB attribute itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm is set to 2 (CBF), execute the CBF algorithm  

 

Figure 48 : GeoAnycast transmission flowchart 

2.4. GeoUnicast  

On  reception of a GN‐DATA.request primitive with a Packet  transport  type parameter  set  to 

Page 95: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

95                    

GeoUnicast (Figure 49), the source shall execute the following operations: 

1) check whether it has a valid position vector for DE in its LocT: a) If  no  valid  position  vector  information  is  available,  the  source  shall  invoke  the 

location service and omit the execution of further steps. Otherwise, the source shall proceed with step 2; 

2) determine the link‐layer address LL_ADDR_NH of the next hop: a) if  the  MIB  attribute  itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm  is  set  to  0 

(UNSPECIFIED), execute the GF algorithm b) if  the MIB  attribute  itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm    is  set  to  1  (GREEDY), 

execute the GF algorithm. c) if the MIB attribute itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm   is set to 2 (CBF), execute 

the CBF algorithm. 3) create a GN‐PDU with the T/GN6‐SDU as payload and a GeoUnicast packet header: 

a) set the fields of the Common Header.  b) set the fields of the GeoUnicast Extended Header 

4) if LL_ADDR_NH = 0, then buffer the GeoUnicast packet in the UC forwarding packet buffer and omit the execution of further steps; 

5) if the optional Repetition interval parameter in the GN‐DATA.request parameter is set: a) save the GeoUnicast packet; b) retransmit  the  packet  with  period  as  specified  in  Repetition  interval  until  the 

maximum lifetime of the packet is expired; 6) execute media‐dependent procedures:  if  the Communication profile parameter of  the GN‐

DATA.request primitive is set to: a) UNSPECIFIED then omit this operation b) ITS‐G5A then execute the operations. 

7) pass  the GN‐PDU  to  the  LL  protocol  entity  via  the  IN  interface  and  set  the  destination address to the LL address of the next hop LL_ADDR_NH. 

Page 96: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

96                    

 

Figure 49 : GeoUnicast transmission flowchart 

3. Reception/Forwarding of packets Upon reception of a GeoNetworking packet, the GeoAdhoc STA should decide whether it is the intended recipient of the packet, or will act as a forwarder. Therefore, some common actions are defined  for  all  types  of  packets,  including  duplicate  packet  detection,  processing  of  the GeoNetworking Common Header, flushing buffers and checking if Location Service is pending for the sender GeoNetworking STA. In the following flowchart (Figure 50), the common actions applied upon reception of a GeoNetworking packet are shown: 

Page 97: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

97                    

 

Figure 50 : Common actions upon reception of GN packets 

 

Page 98: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

98                    

3.1. Single Hop Broadcast / Topologically Scoped Broadcast 

SHB  packets  should  not  be  retransmitted.  Therefore,  upon  reception  of  an  SHB  packet,  the GeoAdhoc router shall execute the following operations: 

1) Common Header processing 2) pass  the  payload  of  the  GN‐PDU  to  the  upper  protocol  entity  by means  of  a  GN‐

DATA.indication primitive. 

In  the  case  of  reception  of  a  TSB  packet,  the GeoAdhoc  router  shall  execute  the  following operations (Figure 51): 

1) Common Header processing 2) execute duplicate packet detection. If the TSB packet is a duplicate, discard the packet and 

omit the execution of further steps; 3) update the PV(SO) in the LocT with the SO PV fields of the TSB Extended Header. 4) set the IS_NEIGHBOUR(SO) flag to FALSE if SO GN_ADDR does not equal SE GN_ADDR; 5) pass  the  payload  of  the  GN‐PDU  to  the  upper  protocol  entity  by  means  of  a  GN‐

DATA.indication primitive. 6) decrement the value of the HL field by one. If HL is decremented to zero, discard the GN‐

PDU and omit the execution of following operations: 7) update the fields of the Common Header, i.e.: 

a) the HL field with the decremented HL value. b) the SE PV fields with the LPV. 

8) execute media‐dependent procedures:  if  the Communication profile parameter of  the GN‐DATA.request primitive is set to: a) UNSPECIFIED then omit this operation. b) ITS‐G5A then execute the operations. 

9) pass  the GN‐PDU  to  the  LL  protocol  entity  via  the  IN  interface  and  set  the  destination address to the Broadcast address of the LL entity. 

 

Figure 51 : TSB/SHB packet reception flowchart 

3.2. GeoBroadcast/GeoAnycast 

On  reception  of  a  GeoBroadcast  packet,  the  GeoAdhoc  router  shall  execute  the  following 

Page 99: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

99                    

operations (Figure 52): 

1) Common Header processing. 2) execute duplicate packet detection.  If  the GeoBroadcast packet  is  a duplicate, discard  the 

packet and omit the execution of further steps. 3) update the PV(SO) in the LocT with the SO PV fields of the GeoBroadcast Extended Header. 4) set the IS_NEIGHBOUR(SO) flag to FALSE if SO GN_ADDR does not equal SE GN_ADDR; 5) determine the link‐layer address LL_ADDR_NH of the next hop. 

a) if  the  MIB  attribute  itsGnGeoBroadcastForwardingAlgorithm  is  set  to  0 (UNSPECIFIED), execute the Simple GeoBroadcast with line forwarding algorithm. 

b) if  the  MIB  attribute  itsGnGeoBroadcastForwardingAlgorithm  is  set  to  1  (SIMPLE), execute the Simple GeoBroadcast with line forwarding algorithm. 

6) if LL_ADDR_NH  =  0,  then  buffer  the GeoBroadcast packet  in  the BC  forwarding packet buffer and omit the execution of further steps 

7) if F (x, y) ≥ 0 (GeoAdhoc router is inside or at the border of the geographical area) pass the payload of  the GN‐PDU  to  the upper protocol entity by means of a GN‐DATA.indication primitive with the parameter settings. 

8) decrement the value of the HL field by one; if HL is decremented to zero, discard the GN‐PDU and omit the execution of following operations; 

9) update the fields of the Common Header, i.e.: a) the HL field with the decremented HL value; b) the SE PV fields with the LPV. 

10) execute media‐dependent procedures:  if  the Communication profile parameter of  the GN‐DATA.request primitive is set to: a) UNSPECIFIED then omit this operation. b) ITS‐G5A then execute the operations. 

11) pass  the GN‐PDU  to  the  LL  protocol  entity  via  the  IN  interface  and  set  the  destination address to the LL address of the next hop LL_ADDR_NH. 

 

Figure 52 : GeoBroadcast/GeoAnycast packet reception flowchart 

On reception of a GeoAnycast packet, the GeoAdhoc router shall execute the following operations: 

Page 100: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

100                    

1) Common Header processing. 2) execute  duplicate  packet  detection.  If  the GeoAnycast  packet  is  a  duplicate,  discard  the 

packet and omit the execution of further steps. 3) update the PV(SO) in the LocT with the SO PV fields of the GeoAnycast Extended Header. 4) set the IS_NEIGHBOUR(SO) flag to FALSE if SO GN_ADDR does not equal SE GN_ADDR; 5) determine function F(x,y). 

a) if F (x, y) < 0 (GeoAdhoc router is outside the geographical area) and the MIB attribute itsGnGeoAreaLineForwarding  is  set  to  TRUE,  execute  the  GeoUnicast  forwarding algorithm and determine the link‐layer address LL_ADDR_NH of the next hop. i) if  the  MIB  attribute  itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm  is  set  to  0 

(UNSPECIFIED), execute the GF algorithm. ii) if  the MIB  attribute  itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm  is  set  to  1  (GREEDY), 

execute the GF algorithm. iii) if the MIB attribute itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm is set to 2 (CBF), execute 

the CBF algorithm. b) if F (x, y) ≥ 0 (GeoAdhoc router is inside or at the border of the geographical area) pass 

the  payload  of  the  GN‐PDU  to  the  upper  protocol  entity  by  means  of  a  GN‐DATA.indication primitive. 

3.3. GeoUnicast 

In  the  case  of  GeoUnicast  packet  reception,  the  GeoAdhoc  STA  decides  whether  it  is  the recipient of a forwarder for the packet. Different cases are defined for the two cases. 

3.3.1. ITS STA is the destination On reception of a GeoUnicast packet, the GeoAdhoc router shall check the GN_ADDR field in the DE PV of the GeoUnicast packet header. If this address does not match its GN_ADDR, the GeoAdhoc router shall execute the following operations (Figure 53): 

1) Common Header processing. 2) execute  duplicate  packet  detection.  If  the  GeoUnicast  packet  is  a  duplicate,  discard  the 

packet and omit the execution of further steps; 3) update the PV(SO) in the LocT with the SO PV fields of the GeoUnicast Extended Header. 4) set the IS_NEIGHBOUR(SO) flag to FALSE if SO GN_ADDR does not equal SE GN_ADDR. 5) flush packet buffers (SO LS packet buffer, SO UC forwarding packet buffer): 

a) if LS_pending(SO) is TRUE: (1) flush the SO LS packet buffer. (2) forward the stored packets. (3) set LS_pending(SO) to false. 

Page 101: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

101                    

b) if the UC forwarding packet buffer for SO is not empty, flush the UC forwarding buffer and forward the stored packets; 

6) update the DE PV(DE) in the LocT with DE PV fields in the GeoUnicast Extended Header. 7) update the fields of the Common Header, i.e.: 

a) the HL field with the decremented HL value. b) the SE PV fields with the LPV. 

8) update the DE PV fields with the PV(DE) in the LocT. 9) decrement the value of the HL field by one; if HL is decremented to zero, discard the GN‐

PDU and omit the execution of further steps; 10) determine the link‐layer address LL_ADDR_NH of the next hop. 

a) if  the MIB attribute  itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm  is set  to 0  (UNSPECIFIED), execute the GF algorithm. 

b) if  the  MIB  attribute  itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm    is  set  to  1  (GREEDY), execute the GF algorithm. 

c) if the MIB attribute itsGnGeoUnicastForwardingAlgorithm  is set to 2 (CBF), execute the CBF algorithm. 

11) if LL_ADDR_NH = 0, then buffer the GeoUnicast packet in the UC forwarding packet buffer and omit the execution of further steps. 

12) execute media‐dependent procedures:  if  the Communication profile parameter of  the GN‐DATA.request primitive is set to: a) UNSPECIFIED then omit this operation; b) ITS‐G5A then execute the operations. 

13) pass  the GN‐PDU  to  the  LL  protocol  entity  via  the  IN  interface  and  set  the  destination address to the LL address of the next hop LL_ADDR_NH.  

 

Figure 53 : GeoUnicast packet reception flowchart 

3.3.2. ITS STA is a Forwarder On reception of a GeoUnicast packet, the GeoAdhoc router shall check the GN_ADDR field in the  DE  PV  of  the  GeoUnicast  packet  header.  If  this  address  matches  its  GN_ADDR,  the GeoAdhoc router shall execute the following operations: 

1) Common Header processing. 

Page 102: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

102                    

2) execute duplicate packet detection. If  the GeoUnicast packet  is a duplicate, discard  the packet and omit the execution of further steps. 

3) update  the  PV(SO)  in  the  LocT with  the  SO  PV  fields  of  the  GeoUnicast  Extended Header. 

4) set  the  IS_NEIGHBOUR(SO)  flag  to  FALSE  if  SO GN_ADDR  does  not  equal  the  SE GN_ADDR. 

5) flush packet buffers (SO LS packet buffer, SO UC forwarding packet buffer): a) if LS_pending(SO) is TRUE: 

i. flush the SO LS packet buffer. ii. forward the stored packets. iii. set LS_pending(SO) to false. 

b) if the UC forwarding packet buffer for SO is not empty, flush the UC forwarding buffer and forward the stored packets. 

6) pass  the  payload  of  the  GN‐PDU  to  the  upper  protocol  entity  by means  of  a  GN‐DATA.indication primitive.   

Forwarding Algorithms 

Although in the standard defined by ETSI several forwarding algorithms are defined in the case of taking a routing decision, in order to keep our implementation as simple as possible we only implemented one for GeoUnicast transmissions and one for GeoBroadcast/Anycast packets. The algorithms are the “Greedy Forwarding” (GF) and the “Simple GeoBroadcast Algorithm”, that is dependent of the former. 

1. Greedy Forwarding Algorithm With  the  Greedy  Forwarding  (GF)  algorithm,  the  GeoAdhoc  router  uses  the  location information of  the destination carried  in  the GeoUnicast packet header and selects one of  the neighbors as the next hop. 

The algorithm applies the most forward within radius (MFR) policy, which selects the neighbor with the smallest geographical distance to the destination, thus providing the greatest progress when the GeoUnicast packet is forwarded. 

If  no  neighbor with  greater  progress  than  the  local GeoAdhoc  router  exists,  the  packet  has reached a local optimum. 

Page 103: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

103                    

 

2. Simple GeoBroadcast Algorithm The algorithm utilizes the function F(x,y) in order to determine whether the GeoAdhoc router is located inside, at the border or outside the geographical target area carried in the GeoBroadcast packet header. If the GeoAdhoc router is inside or at the border of the area, the packet shall be re‐broadcasted. If it is outside the area, the packet shall be forwarded by the GF algorithm. 

Page 104: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

104                    

 

4.2.11 Evaluation of the GeoNetworking Daemon For the evaluation of the overall platform, we engaged three of the NITOS nodes, setup with the tools described. In order to emulate mobility we used the gpsfake application, as we can see in Figure 54. 

 

Figure 54 : Starting the gpsfake application 

Once the GeoNetworking daemon starts, it prints out the MID that will be used in its GNADDR (Figure 55). By using the Wireshark packet sniffer, with ITS dissectors installed, we observe that every three seconds a beacon packet is sent, and correctly received on the receiver side. 

Page 105: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

105                    

 

Figure 55 : Transmission of Beacons 

If we  initialize  the  facility  layer,  that  is used  to create CAM packets every one second, we see that packets are correctly encapsulated in SHB packets, with a BTP‐A transport protocol (Figure 56 and Figure 57). 

 

Figure 56 : Starting facility layer 

Page 106: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

106                    

 

Figure 57 : Capturing CAM messages 

Once we  change  the  facility  layer,  to  send  fake DENM messages, aiming  for a Geobroadcast packet, we get the following packet transmission (Figure 58): 

 

Figure 58 : GeoBroadcast packet transmission 

Page 107: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

107                    

 

4.2.12 Testbed Related extensions 

NITOS testbed 

For  the evaluation of  the Geonetworking  implementation we used  the NITOS Future  Internet (FI) testbed and its corresponding control and management framework, OMF. NITOS (Network Implementation Testbed using Open Source code) FI is a key testbed  in European research on Future  Internet Research and Experimentation  (FIRE) projects.  It  is a heterogeneous platform, where novel protocols and ideas can be evaluated under real conditions. The main experimental components of NITOS are the following: 

1. A wireless  experimentation  testbed, which  consists  of powerful nodes  (some  of  them mobile),  that  feature multiple wireless  interfaces  and  allow  for  experimentation with heterogeneous  (WiFi,  Bluetooth,  ZigBee)  wireless  technologies.  NITOS  has  recently extended  to  a meso‐scale  testbed,  by  acquiring  a WiMAX  Base  Station  and  two  LTE small  cells  and  by  also  enabling  WiMAX/LTE  connectivity  to  the  wireless  nodes. NITOS’s 4G network spans throughout the metropolitan city of Volos. 

2. A  software  defined  radio  (SDR)  testbed  that  consists  of  Universal  Software  Radio Peripheral  (USRP)  devices  attached  to  the  NITOS  wireless  nodes.  USRPs  allow  the researcher  to program  a number  of physical  layer  features  (e.g. modulation),  thereby enabling dedicated PHY layer or cross‐layer research.  

3. A  Software  Defined  Networking  (SDN)  testbed  that  consists  of  multiple  OpenFlow technology  enabled  switches,  connected  to  the  NITOS  nodes,  thus  enabling experimentation  with  switching  and  routing  networking  protocols.  Experimentation using  the OpenFlow  technology  can  be  combined with  the wireless  networking  one, hence enabling the construction of more heterogeneous experimental scenarios. 

4. A  testbed  for  conducting  video‐transmission  (wired  or  wireless)  related experimentation, which  consists  of  high  definition  digital  cameras, mounted  on  the NITOS  nodes.  This  component  can  be  combined  with  the  wired  (OpenFlow)  and wireless  testbeds  mentioned  above,  enabling  the  study  of  video  transmission  over heterogeneous communication technologies. 

5. A  distributed  Wireless  Sensor  Network  (WSN)  testbed  able  to  sense  and  gather environmental  measurements  from  agricultural  installations.  The  deployed  facility consists  of  multiple  clusters,  each  one  comprised  of  wireless  sensor  devices  and Gateway nodes, creating mesh networks utilizing the ZigBee technology. Measurements that  are  gathered  by  the  sensor  network  are  aggregated,  stored  and  processed  at  a centralized  cluster  of  servers,  which  controls  the  irrigating  system.  The  distributed 

Page 108: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

108                    

wireless  sensor  infrastructure  is  located  in  the  agricultural  installation  of  UTH  and enables  experimentation  on  agricultural  development  by  sensing  environmental conditions as well as controlling multiple parameters on the agricultural process. 

 

Figure 59: NITOS testbed deployment 

NITOS  testbed  (Figure  59  and  Figure  60)  is  open  to  the  research  community  24/7  and  it  is remotely accessible  through  the NITOS  reservation  tool. Parallel  experimentation of different users is enabled, through the utilization of the NITOS scheduler software. The testbed is based on  open‐source  software  that  allows  the  design  and  implementation  of  new  algorithms, enabling new functionalities on the existing hardware. Though OMF (cOntrol and Management Framework),  NITOS  supports  evaluation  of  protocols  and  applications  under  real  world settings.  It  is  also  designed  to  achieve  reproducibility  of  experimentation  though  the CONCRETE (CONtrol and Classify REpeatable Testbed Experiments) tool developed in UTH. 

 

Page 109: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

109                    

 

Figure 60 : NITOS testbed architecture 

OMF Framework 

OMF  [44]  (Figure  61)  is  a  free  open‐source  testbed  control  framework  that manages  over  20 testbeds  worldwide,  including  the  NITOS  testbed  in  Europe  and  six  WiMAX  meso‐scale deployments in the US, along with the ORBIT facility at Rutgers University, the largest openly accessible wireless  testbed  facility  in  the world,  for which OMF was originally developed  in 2003. It provides an API for the experimenter to conduct experiments in a controlled manner, by using  a  simple  experiment  description  written  in  OMF  Experiment  Description  Language (OEDL), based on the Ruby language. OMF allows for organized control of a testbed’s resources (turning  on/off  the  resources,  loading  an  image  on  a node’s disk,  saving  the  image,  etc.)  by using services running on an entity called Aggregate Manager (AM).  

Page 110: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

110                    

 

Figure 61.  OMF architecture. 

Moreover, two more entities are vital for the effective use of the framework: The OMF Resource Controller (RC) and the Experiment Controller (EC). The RC is actually controlling the testbed’s resources,  and  issues  the  appropriate  commands  needed  for  the  effective  setup  of  an experiment. The Experiment controller is used for the parsing the experiment’s parameters and sending them to the RC. The communication among all the entities of an experiment takes place over an XMPP server based on the Openfire tool [45] installed on the NITOS’s portal. 

It provides an integrated measurement and instrumentation framework, as well powerful user tools and a portal that supports the entire experiment lifecycle.  

OML Measurement Library 

OMF’s accompanying  library  is called OML  (OMF Measurement Library).  It exploits a client‐server  architecture  and  is  used  to  send  aggregated measurements  from  an  application  to  a remote server side in an organized way. The server part of OML handles the measurements and passes them in a database file, to which the experimenter has access. OML can be used without using OMF, wherever an application creates measurements over a network. There are two ways of instrumenting an application with OML library: 

• When we have the source code of the application, by using the open source libraries for OML 

Page 111: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

111                    

• By writing a wrapper around an existing application and parsing its output. 

For  the  first  case,  implementations  of  the OML  library  exist  for C/C++  language, Ruby  and Python.  

1. Instrumenting GeoNetworking with OML support For  our  case,  since  we  had  the  source  code  of  our  application,  we  used  the  OML implementation for C/C++. The measurements we receive from the GeoNetworking application are  actually  the  reported  messages  written  to  the  logs  of  the  application.  Therefore,  the experimenter that executes an experiment with GeoNetworking can have access to a database, containing the sequence number of each packet transmitted and if this was correctly received. 

Integrating GeoNetworking on the NITOS testbed 

In order to provide the GeoNetworking protocol as an experimentation tool in the NITOS FI, we set up an image containing the following: 

• The gps‐clients and gps package from the Ubuntu repositories • Two files containing prerecorded routes in the NMEA language • OMF/OML support • The `GPSfake` application • gpsmm library. 

Using the GPSfake application, the experimenter can emulate mobility conditions on the static NITOS node. GPSfake application parses the NMEA sentences and feeds them into gpsd (gps‐daemon) that runs on the node. Gpsd’s API provides us a JSON file with the current position of the “moving” object. This output is parsed by our POTI implementation, which then sends the data  to  the GeoNetworking  daemon.  Packets  are  sent  every  time  they  are  triggered  by  our Facilities layer implementation 

 

 

 

 

 

 

Page 112: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

112                    

5. Protocols for network‐wide broadcasting Vehicular ad hoc networks provide peer to peer communication between vehicles. Some of the most challenging fields in VANETs include the routing of information messages among vehicles as well as the reliability in package delivery due to their dynamically changing topology. There are plausible circumstances were one to all communications is a great asset and may affect the entire network topology. Consider cases were a driver near a parking lot broadcasts a message concerning  limited  free spots. Nearby  interested drivers may decide  to  follow  to  this  location whereas  further  away  vehicles  are  less  likely  to  do  so.  Generally  vehicles  informed  of unfavorable  road conditions,  for example of blocked  roads,  traffic  jams or accidents will  take prompt actions to alternate their route in order to avoid those locations and thus save time and fuel. To  this direction  the effective dissemination of messages  (i.e., broadcasting a message  to the largest possible portion of the vehicular network) plays an essential role.  

The main  goal  of  broadcasting  in  a  one‐to‐all  fashion  is  to  deliver  a message  to  the  entire network  or  to  a  sufficiently  large  portion,  while  keeping  the  number  of  redundant retransmissions at minimum. This domain has  rich  literature. Centralized broadcasting  (each node  is  aware of  the  entire network  topology)  [48]  comes with unacceptable  communication cost  for maintenance,  and  thus  cannot  be  utilized  in  dynamic  networks  such  as  VANETs. Geocasting [49] is another broadcasting approach for the delivery of messages to wireless nodes located  in  a  specific  geographic  region, data dissemination  and warning  notifications. Other studies  include  the use of  connecting dominating  sets  (CDS) as proposed  in  [50]  to  extract a `backboneʹ  image  of  a  network. Nevertheless,  in  vehicular  networks with high mobility  and intermittent  connections maintaining  an  accurate  backbone  image  is  a  costly  strategy. More sophisticated  approaches  include  those  studied  in  [51].  For  our  project, we  are  interested  in methods which  do  not  induce  significant  additional  communication  costs  such  as  by  using CDSs.  

Flooding a message throughout the network is a frequently used technique in wireless ad hoc structures. The  simple  flooding  algorithm however  causes  the broadcast  storm problem  [52]. Other  flooding  based  approaches  include  cases  where  nodes  decide  whether  or  not  to rebroadcast a message based on some probability p. However this may results in occasions with either too few or too many retransmissions, which renders this flooding approach unreliable. In [53] the authors collected a list for the literature of small and large scale routing protocols and broadcasting methods.  Among  other  studies,  VDEB  [54]  and  BPAB  [55]  are mentioned  for selecting appropriate nodes  to  forward a message. However  these approaches are not  further modified for implementation in roads which include intersections. 

OLSR [56] – our competitor – is a proactive or table‐driven routing protocol i.e., maintains a list 

Page 113: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

113                    

of destinations and routes by periodically exchanging topology messages and is widely used in mobile  and  vehicular  ad  hoc  networks. This  protocol  relies  on  employing  selected  nodes  to retransmit a message among  the nodes of  the network  instead of pure  flooding. The selected nodes are called multipoint relays (MPRs). 

To  address  the  shortcoming  of  OLSR,  we  exploit  social  inspired  techniques  for  selecting appropriate sets of relay vehicles. We  introduce  the Probabilistic Control Centrality (pCoCe) as a one‐to‐all  communication  protocol  with  performance  metric  the  total  number  of  vehicles informed at the end of a notification message event. As a competing method we utilize the MPR set selection mechanism of the IETF standard OLSR. Our experimental results show that there are many occasions, where the minimum selected set of relays as identified by our competitor is not necessarily propitious to reach a sufficiently large part of a network.  

In the sequel, we provide a brief coverage of the topic of influential spreaders as related to the relay selection process, and then we present the experimental design and obtained results. 

5.1 Influential nodes in complex networks The analysis of complex networks has recently gathered the  interest of the research society. A very  important  aspect  lies  in  the  identification  of  influential  entities,  i.e.,  detect  those  node‐entities  in  a  complex  structure  where  by  exploiting  their  connection  patterns,  or  their topological position  in a graph, a  sufficiently  large portion of  the network can be  influenced. These `super spreaders` will be used to either boost spreading in case of fast dissemination of messages.  Vehicular  networks  are  also  complex  networks  since  their  constantly  changing topology creates network structures with non‐trivial topological features. Our objective in this study is to use vehicles that according to some criterion play an important role in a network and exploit  them  to maximize  the  spreading  of messages.  In  [57]  the  authors  argued  that  nodes positioned in the “core” of the network as identified by the k‐shell decomposition algorithm are capable  of  achieving  the most  efficient  spreading;  different  and more  local  approaches  are proposed in [58]. 

As mentioned earlier for vehicle networks  the fast dissemination of a message  that covers  the largest possible portion of a network is a very important issue and finds fertile ground in many applications, from safety and precaution mechanisms  to comfort and fuel saving applications. In our work we  leveraged metrics from complex network theory used for the identification of influential nodes  and particularly we developed  a novel method  the  pCoCe based on Control Centrality [59] that efficiently detects potent vehicles for disseminating messages. 

5.1.1 Control Centrality In [59] the authors introduce the concept of Control Centrality with view to identify nodes with 

Page 114: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

114                    

the ability to `controlʹ (drive to a specific state) a directed network based on an initial input and a `control goalʹ. To further investigate on the issue let us first note some definitions. A stem on a directed graph,  is a directed path consisting of n nodes and n‐1 edges where no node appears more  than  once  e.g.,  i→j→k→l→m.  A  cycle  is  noted  as  a  stem  ending  on  the  initial  node: i→j→k→i. A stem‐cycle disjoint subgraph, is a subgraph of the directed network where stems and cycles have no nodes in common. For any node  i its control centrality is defined as the largest number of edges among all possible stem‐cycle disjoint subgraphs.  

Our aim  is  to exploit vehicle‐nodes with high pCoCe values  for use as multipoint  relays. The intuition lies on the idea that those selected relays will rebroadcast a message on behalf of the initial sender and will likely cover a sufficiently large part of the vehicular network. 

5.1.2 From Control Centrality to pCoCe As a first step we must define incoming and outgoing neighbors in vehicular networks. Since all connection  links  among  vehicles  are  considered  bidirectional, we  use  the  relative  direction between  them  to  classify  them  either  as  in  or  out‐going  neighbors.  Generally  vehicle  A  is considered an outgoing of vehicle B when A is moving either in front of B or away from B in a different direction. For instance in Figure 62 and for vehicle 7 the set of itʹs outgoing neighbors includes vehicles 1,3 and 6 while the rest synthesize itʹs ingoing vicinity. 

 

Figure 62. In and out neighborhoods in a typical vehicular network. 

With this consideration we can define stems and cycles in VANETS. However the use of cycles 

Page 115: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

115                    

to  enhance  a  vehicleʹs  importance  in  a  vehicular  network  is  very  likely  to  overestimate  the vehicles ability in disseminating a message to a large part of the network. Hence from here on we account only for stems, created from vehicle paths. 

 The original control centrality algorithm  is computed with stems and cycles which cover  the entire range of a network. However in VANETʹs due to their constantly changing topology and connection  pattern  (neighbor  vehicles  increase  or  decrease  their  distance  in  and  out  of  the communication range or in‐neighbors become out and vise versa) we cannot utilize the method in  full  range.  In  this study we confined our selves  to a  range of  two and  three hops distance (2pCoCe, 3pCoCe). 

Note that pCoCe uses all stems within our specified range and there are occasions were different stems have common edges. These stems will all contribute in the final pCoCe value for a vehicle‐node and  form  itʹs  final  index. At  this point we would  like  to note  that our new method  is a novel  approach  that  considers  and  combines  different  stems  emanating  from  a  particular vehicle and define its significance in the network. 

The  last part of pCoCe accounts  for  the  strength of connections between vehicles  (stem power) and incorporates this attribute in the formed stems. Depending on the quality of the connection for  each  out‐neighbor  we  assign  a  weight  value  between  0  to  1  depicting  the  strength  of connection between  the  two vehicles. Weights close  to 1 depict a perfect communication  link whereas values close  to 0 depict an almost absent connection. The  stem power  is computed as follows: 

Sp = S x PW  

where S depicts the size of a stem in edges and PW is the product of the weights that form it.  

We  consider  all  weight  values  to  be  equal  to  1.  Further  investigation  for  the  strength  of connections  and  its  incorporation  in  Sp  is  a  very  interesting  task,  but  itʹs  beyond  the  scope. Finally in order for a vehicle to accumulate its final pCoCe index it sums all the different Spʹs to a final value which will characterize its importance within its vicinity: 

pCoCe(x)= ∑i

p iS )(  

where i denotes the different stems emanating from vehicle x. 

5.1.3 pCoCe relay set selection pCoCeʹs  algorithm  for  selecting  relays  is  straightforward. Every vehicle  sorts  its  out one hop neighbors in descending order of their pCoCe values. The neighbor with the maximum value is 

Page 116: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

116                    

selected as a relay. In the sequence the next highest neighbor is examined. If additional out two hop neighbors are reached, this vehicle is included in the relay set and so on until the entire two hop neighborhood is covered. At this point we should note that only the out one and two hop neighbors are considered for the selection process. The pseudocode  is given in Figure 63. One final modification of the pCoCe is needed in order for a sender to select an appropriate relay set. Some of the accumulated Spʹs that are used in order to form the pCoCe value may be incoming stems to the sender i.e., the final vehicle on a stem may be an incoming neighbor. Those vehicle stems should be excluded from the computation of the final index. To this end when a vehicle needs  to  broadcast  or  rebroadcast  a message  it  dynamically  asks  from  its  out  one  hops  to compute and respond with their pCoCe values excluding stems incoming to the sender. Finally the returned values are multiplied by  the number of the  two hops covered by each respective out‐neighbor. Note that at this point we introduce an additional communication phase and thus an additional delay before sending the message. 

 

Figure 63. Pseudo‐code for pCoCe relay set selection . 

 

5.1.4 OLSR MPR set selection The notion  of  in  and  out going neighbors  is  also  induced  into  the MPR  selection process  of OLSR in order to select relays from identical vicinities in both approaches and thus only out one 

Page 117: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

117                    

and two hop neighbors are considered. OLSR first selects vehicles that provide unique access to some  two hop neighbors.  In  the sequent  the vehicle  that covers  the maximum remaining  two hop  vicinity  is  selected  and  so  on  until  the  entire  two  hop  neighborhood  is  reached.  The pseudocode for the MPR selection process is given in Figure 64. 

 

Figure 64. Pseudo‐code OLSR MPR set selection. 

 

5.2 Performance Evaluation For  the  evaluation  purposes  and  for  our  experimentation we  use  the  open  source  vehicular network  simulation  framework, VEINS  [60], which uses SUMO  for  the  traffic  simulation and OMNET++ the network simulation framework. 

5.2.1 Simulation design 

Grid Network 

We evaluated  the performance of pCoCe  in a grid  road network  topology  (3X3). The network includes  road  segments with  two direction  flows and every 2km  there are  intersections with traffic  lights  providing  a  coordinated  traffic  flow.  The  competitors  where  evaluated  under different circumstances concerning the range of communication, the velocity of vehicles and the density of cars on the road network. Particularly we experimented with vehicle velocities of 14, 20 and 28m/s and range of communication at 250 and 500m. For the density of the scenarios we introduce  a  vehicle  every  1,  5,  10  and  15  seconds,  ranging  from  very  dense  to  very  sparse network  topologies. The average number of vehicles  to  the  corresponding  frequencies  is 950, 

Page 118: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

118                    

250,  170  and  120  cars  respectively.  Vehicle  flows  enter  the  simulation  from  different  road segments of the grid network.  

Communication between vehicles 

All  vehicles  are  communicating  through DSRC with  range  of  communication  as  previously noted in 250 and 500m. For every vehicle in order to be aware of its vicinity, beacon messages are exchanged every 1 second. In order to maintain an updated image of its surroundings, every vehicle  that  has  not  received  a  beacon message  from  recoded  neighbors  for more  than  two seconds  i.e., missed  two consecutive beacons, updates  its vicinity by removing  those vehicles. This ensures that each vehicle has a clear and very recent image of its neighboring cars. 

Notification message event 

The dissemination of notification messages is triggered upon notification events. A notification event is generated from a random vehicle at a random position on the road network (the same vehicle  for  both  approaches) with  only  one  notification  existing  at  a  time.  The  results  are averaged over 10 different events for each competing method. 

5.2.2 Dissemination to the entire grid 

Experimenting on vehicle density, 2pCoCe 

The  aim  of  this  first  experimentation  set  is  to  conclude whether  the  conservative MPR  set selection of OLSR is adequate for informing a sufficiently large part of a vehicular network. The results are illustrated in Figure 65 to Figure 67. On the x‐axis we depict the frequency to which vehicles are introduced in the simulation in seconds, while keeping the velocity constant at 14, 20 and 28m/s respectively. Communication range is set to 500m. The results are given in percent depending on  the number of vehicles present  in  the simulation at  the  time of  the notification event. 

In all but one cases OLSR  fails  to exceed  the percentage of  the vehicular network covered by 2pCoCe.  The  results  in  Figure  65,  set with  the  lowest  speed  (14m/s)  in  our  experimentation, show that the frequency of vehicles does not have a significant impact on our approach.  

Our method manages  to  find  the  right paths  for  the  spreading  of messages  and  inform  the vehicular network at near 80%. For our competitor the worst case performance is illustrated for the dense scenarios. This indicates that OLSR when faced with many options for selecting MPR vehicles  cannot  distinguish  an  appropriate  MPR  set  for  the  most  efficient  spreading  of messages. Considering  the sparser scenarios  in  the same Figure, and  thus with  fewer choices, OLSRʹs performance  is  improved. Nevertheless  the  competitors  show  a difference  in percent 

Page 119: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

119                    

coverage of more than 25% for the best case of OLSR.  

 

Figure 65. OLSR versus 2pCoCe with vehicle velocity at 14m/s. 

 

Figure 66. OLSR versus 2pCoCe with vehicle velocity at 20m/s. 

In  Figure  66  and  Figure  67 we  repeat  our  experimentation with  increased  speeds  to  20  and 28m/s respectively. Increasing the velocity of vehicles will result in a more frequently changing topology  among  a  vehicleʹs  surroundings  and  thus  a more  profound  selection  is  crucial. As illustrated,  2pCoCe  is  performing  extensively  well  when  dealing  with  a  large  number  of 

Page 120: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

120                    

potential  choices  for  the  relay  set.  The  coverage  rate  rises  up  to  more  than  90%.  OLSR significantly fails to keep up with our approach. 

 

Figure 67. OLSR versus 2pCoCe with vehicle velocity at 28m/s. 

In  the  last  illustrated  example  for  this  set  of  experimentation,  Figure  67,  2pCoCe  shows  a decreasing  performance  as  we move  to  sparser  network  topologies.  This  indicates  a more reliable  and  trustworthy  behavior  in  contrast  to  OLSR  showing  extensive  fluctuations  in coverage when changing the network density at a relative high speed. 

Differences in the selected relays 

In Figure 68 we normalize the size of the network that received the message with the number of MPRs selected by each competing method,  through  the entire spreading process. Since OLSR makes a  conservative  choice  for his MPRs a  frequent phenomenon  is  that  the  spreading dies after a few hops (due to false relay set selection) and thus covers a significantly lower portion of the network. Since the spreading for 2pCoCe continues in further broadcasting circles than our competitor, more vehicles are selected in subsequent steps as relays. 

As far as the average number of MPRs per vehicle is concerned OLSR selects the minimum set of  relays. However, as  shown  through our  experimentation  in many  cases OLSR  results  into very poor spreading compared to our approach. For the dense scenarios with vehicles entering the  simulation every 1 or 5  seconds, 2pCoCeʹs  relay  set  is greater  than OLSRʹs by one or  two vehicles whereas  for  the  cases  of  10  and  15  seconds we  have  either  equal  sets  or  our  set  is greater by one. By equal or greater sets we are merely referring to the number of relays selected 

Page 121: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

121                    

by each method. Indeed there are occasions were the competitors select similar sets of vehicles, however on average different relays are chosen as identified by each algorithm. Reviewing the differences in coverage rates for both methods in Figure 65 to Figure 67 one or two additional relays is a good trade‐off when a significantly larger part of the network is reached. 

 

Figure 68. Normalized coverage by number of selected mprs of each method. 

Increasing the range of pCoCe to 3 hops distance 

In this set of experiments we evaluate the performance of pCoCe when increasing the distance of interest  from  2  to  3  hops.  The  results  are  illustrated  in  Figure  69. When  vehicles  enter  the simulation every 1 seconds, regardless of their velocity, 3pCoCe covers a greater percent of the vehicular network  than 2pCoCe and  thus greater  than OLSR. This  indicates  that 3pCoCe  (and also 2pCoCe) performs extensively well in very dense scenarios by selecting potent vehicles for rebroadcasting with total percent of coverage over 85%. For vehicle frequencies of every 5 and 10 seconds as shown in our experimentation, 3pCoCeʹs coverage is constantly higher than 80%. Our  algorithms  performance  seems  to  start  getting  affected  by  the  vehicle  velocities when examining  the  sparse  scenario  where  vehicles  enter  the  simulation  every  15  seconds. Nevertheless the coverage percentage reached by 3pCoCe is about 63% for the worst case of its performance  and  up  to  approximately  73%  at  best.  For OLSR  the  best  coverage  rate  in  this scenario rises up to about 56%. 

Page 122: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

122                    

 

Figure 69. Comparing pCoCe’s performance with 2 and 3 hops distance. 

Reducing the communication range to 250m 

Considering only out one hop vehicles as potential  relays,  it can be considered a  `hazardousʹ approach. As noted earlier, out going neighbors are those who either move away from a sender to a different direction or positioned ahead of a sender and moving towards the same direction. Thus these are the vehicles which are most likely to `exitʹ the communication range of a sender, sooner  than  other  neighbors.  In  Figure  70  we  illustrate  the  obtained  results  with  vehicle frequency set at 1 seconds and communication range at 250m. Excluding results at 28m/s, pCoCe provides a wider  range of  the network coverage  than OLSR  for 2 and 3 hops distance stems. Analogous  results  were  obtained  for  5  seconds  frequency,  however  both  the  algorithms performance drop below 10% when considering  the sparser scenarios. Let us elaborate a  little more on the impact of the communication range on pCoCe. As mentioned earlier, our approach calculates stems of vehicles of 2 or 3 hops distance from a sender car. These stems are composed of outgoing neighbors  (excluding paths  incoming  to  the  sender) and  thus  further expand  the hazardness of outgoing vehicles  to additional hops. Therefore, pCoCe, when  limited  to a very short communication range, performs best in minimum stem distance, i.e., 2 hops. 

Page 123: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

123                    

 

Figure 70. Communication range at 250m for frequency of vehicles every 1 seconds. 

 

5.3 Concluding remarks In  this  section, we  presented  a  novel  approach  for  the  selection  of  relay  vehicles  based  on metrics  from  complex  network  theory  and  the  identification  of  influentials. We  proposed  a novel  broadcasting  protocol  which  induces  minimum  additional  communication  cost  and performs  extensively well when dealing with  a  large number of potential  relay  choices. Our competitor  fails  to provide both an adequate coverage rate and reliability as  illustrated under diverse  simulation parameters. As  future work  incorporating  the quality of  links  in  the  `stem powerʹ will provide valuable  insights  in broadcasting  a message under harsh  communication environments and different road topologies. 

 

 

Page 124: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

124                    

6. REDUCTION and standards Summarizing our discussion and recalling the outcome of D6.3.1 and D6.3.2, we show in Table 8 the standards used in REDUCTION, and the efforts made by the partners to improve them.  

Standard  WP Field trial 

REDUCTION contribution 

Specific contribution 

Status 

IEEE 802.11p  WP1, WP5  CTL  X  N/A  Used IEEE 1609.3  WP1, WP5  CTL  X  N/A  Used 

ETSI TS 102 636‐4‐1  WP1, WP5  CTL  √ 

Extension to Geonetworking: a) cross‐layering, b) refrain from continuous retransmission when not needed 

A) Geonetworking implementation:  Ready ‐ Used B) Extensions to Geonetworking and evaluation of their efficiency:  Ready – Used 

SAE J2945  WP1, WP5  CTL  X  N/A  Used SAE J2735  WP1, WP5  CTL  X  N/A  Used 

IETF RFC3626 (OLSR) protocol 

WP1, WP5  CTL  √ Extensions to OLSR 

using complex network theory  

A) OLSR used B) pCoCe protocol: Ready (evaluated by 

simulations) Bluetooth  WP4, WP5  TRI  X  N/A  Used DATEX II  WP1  CTL  X  N/A  Not used 

DVM Exchange  WP4, WP5  TRI  √ Initial definition of the 

standard Not ready 

Table 8. Exploitation and extensions to standards by REDUCTION. 

 

 

Page 125: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

125                    

7. Final Assessment As  emphasized  in  D6.3.2  the  late  standardization  of  DVM  Exchange  did  not  affect REDUCTION’s operation. The work on the standard is ongoing, and there is still (as of August 1st, 2014) intense activity on it (http://www.dvm‐exchange.nl/). 

DSRC technology has indeed the potential to support many different types of applications. This technology  depends  fundamentally  on  standards‐based  interoperability.  The  core  standards that were  used  in  REDUCTION  had  reached  a  critical  level  of maturity.  Several  have  been published within the past 3 years: IEEE 802.11p, IEEE 1609.2, IEEE 1609.3, and IEEE 1609.4. A version of SAE  J2945.1 Minimum Performance Requirements had also been published. Recent testing of basic interoperability among independent DSRC implementations is encouraging. The state of development of DSRC was mature and used  safely  for  the REDUCTION’s purposes. Since it is customary that all changes and amendments to standards do not radically modify the standard,  we  feel  safe  that  our  decisions  of  adopting  these  standards  were  wise  and appropriate. 

Our  implementation  of  GeoNetworking  is  fully  functional  and  was  used  in  a  (real,  not simulated)  video  streaming  application,  which  has  been  described  in  REDUCTION’s deliverable D5.3. GeoNetworking’s evaluation has also appeared  in  two articles  [61] and  [62]. However, we emphasize that all V2V technologies are very efficient when the communication involves communicating vehicles which are a few hops away. It is still a hard problem – for the car  industry as well –to support multi‐hop communications  for data‐hungry applications  in a V2V fashion. 

We have shown via our pCoCe routing protocol that, despite the high mobility of vehicles and the harsh  conditions  in vehicular  environments,  it  is  still possible  to develop highly  efficient routing protocols based on V2V activity  that  can  support network‐wide operations, and beat existing standards. However, we must maintain some slight  reservations, since we have only evaluated our protocol via simulations. We do not expect that our proposal will be defeated, but simply that its performance will be lower than that presented in the simulations. 

 

 

Page 126: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

126                    

8. Conclusion 

In the context of REDUCTION, the partners were actively involved in the use, development and evolution of current standards concerning wireless communications and network management. All the objectives that were initially set were fully achieved.  

In REDUCTION we  focused on one  specific wireless  technology,  i.e., Dedicated  Short‐Range Communication  (DSRC).  UTH  developed  its  own  fully‐compliant  with  ETSI  version  of GeoNetworking making where needed slight improvements. Actually, this implementation is a significant contribution since there are not any other fully‐compliant implementations available publicly.  Additionally,  in  the  context  of  REDUCTION  we  recognized  the  inefficiencies  of standard multi‐hop  routing  protocols,  and  developed  a more  efficient  one.  Trinite  has  also contributed  to  the  initial  definition  of  the  DVM  Exchange  standard  used  for  network management  purposes. Overall,  Table  9  presents which  standards were  used  and  how  they were extended by  the REDUCTION’s partners. Trinite, DELPHI and UTH will continue  their efforts  and  involvement  in  the  standardization procedures,  but  it  should  be made  clear  that such efforts can not “commit” within a  three‐year period. They are  time‐consuming processes that evolve over many rounds of consultation and discussion. 

Standard  WP Field trial 

REDUCTION contribution 

Specific contribution 

Status 

IEEE 802.11p  WP1, WP5  CTL  X  N/A  Used IEEE 1609.3  WP1, WP5  CTL  X  N/A  Used 

ETSI TS 102 636‐4‐1  WP1, WP5  CTL  √ Extension to 

Geonetworking Geonetworking: Ready ‐ Used 

SAE J2945  WP1, WP5  CTL  X  N/A  Used SAE J2735  WP1, WP5  CTL  X  N/A  Used IETF RFC3626 (OLSR) protocol 

WP1, WP5  CTL  √  Extension to OLSR OLSR: used pCoCe: ready 

Bluetooth  WP4, WP5  TRI  X  N/A  Used 

DVM Exchange  WP4, WP5  TRI  √ Initial definition of the 

standard Not ready 

Table 9. Standards used/developed in the context of REDUCTION. 

 

Page 127: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

127                    

References 

[1] The DVM Exchange website: http://www.dvm-exchange.nl/ [2] M.J. Cassidy, K. Jang, and C.F. Daganzo, “Macroscopic fundamental diagrams for freeway

networks: Theory and observation”, In 90th Annual Meeting of Transportation Research Board Compendium of Papers, January 2011.

[3] C.F. Daganzo and N. Geroliminis, “An analytical approximation for the macroscopic fundamental diagram of urban traffic, Transportation Research Part B: Methodological, 42(9):771 – 781, 2008.

[4] H. Etemadnia and K.F. Abdelghany, “A network partitioning methodology for distributed traffic management applications”, In 90th Annual Meeting of Transportation Research Board Compendium of Papers, January 2011.

[5] S. Hoogendoorn, S. Hoogendoorn-Lanser, J. van Kooten, and S. Polderdijk, “Integrated network management: Towards an operational control method”, In 90th Annual Meeting of Transportation Research Board Compendium of Papers, January 2011.

[6] Y. Li, J. Yang, X. Guo, and M.M. Abbas, “Urban traffic signal control network partitioning using self-organizing maps”, In 90th Annual Meeting of Transportation Research Board Compendium of Papers, January 2011.

[7] J.K. Marcuson, “The integration of ICM and ATM”, In: Proceedings of the 18th ITS World Congress, Orlando, Florida, USA, October 2011.

[8] P. Parthasarathi and D.M. Levinson, “Network structure and metropolitan mobility”, In 90th Annual Meeting of Transportation Research Board Compendium of Papers, January 2011.

[9] P. Parthasarathi, H. Hochmair, and D. M. Levinson, “Network structure and spatial separation”, In 90th Annual Meeting of Transportation Research Board Compendium of Papers, January 2011.

[10] F. Pooran and J.C.R. Martinez, “True adaptive control algorithms, a comparison of alternatives, In Proceedings of the 18th ITS World Congress, October 2011.

[11] J. L. M. Vrancken, J. H. van Schuppen, M. S. Soares, and F. Ottenhof, “A hierarchical network model for road traffic control”, Proceedings of the IEEE International Conference on Networking, pp. 340–344, 2009.

[12] J.L.M. Vrancken, F. Ottenhof, R.K. Boel, J.H.van Schuppen, L. Tassiulas, and M. Valé, “WP4 Road network control: Design of the measurement system” Technical report, Delft University of Technology, Deliverable D-WP4-3 of the C4C project, December 2009.

[13] J.L.M. Vrancken, F. Ottenhof, M. Valé, R. Lagerweij, and P. Goossens, “DVM Exchange, An interface standard for traffic management systems”, In Proceedings of the ITS World Congress, pages 1–4, October 2011.

[14] Y. Wang, F. Ottenhof, and J.L.M. Vrancken, “Integrating bottom-up traffic control into the scenario coordination module, In Proceedings of ITS Europe, June 2011.

[15] Y. Wang, J.L.M. Vrancken, F. Ottenhof, and M. Valé, “Next generation traffic control in the Netherlands”, In Proceedings of the 18th ITS World Congress, October 2011.

[16] Rijkswaterstaat: Handbook Sustainable Traffic Management, November 2003, ISBN 903693625X [17] J. van Kooten, K. Adams, “Module Gebiedsgericht Benutten Plus” In Handboek

Verkeersmanagement, CROW-publicatie 290, 2011. [18] B. van der Veen, R. Walhout, “Van Strategie naar een slagvaardig verkeersmanagement”,

Proceedings of the DVM Symposium, 2009. [19] ETSI EN 302 665: "Intelligent Transport Systems (ITS); Communications Architecture" [20] IETF RFC 5213: "Proxy Mobile IPv6". [21] ITU-R Recommendation M.687-2: "International Mobile Telecommunications 2000 (IMT-2000)".

Page 128: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

128                    

[22] ETSI EN 302 665: "Intelligent Transport Systems (ITS); Communications Architecture" [23] ETSI TS 102 636-3: “Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications;

GeoNetworking; Part 3: Network architecture” [24] IETF RFC 3753: "Mobility Related Terminology". [25] IETF RFC 2460: "Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification" [26] IETF RFC 3775: "Mobility Support in IPv6". [27] IETF RFC 3963: "Network Mobility (NEMO) Basic Support Protocol". [28] IETF RFC 791: "Internet Protocol" [29] ETSI TS 102 636-5-1: “Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications;

GeoNetworking; Part 5: Transport Protocols; Sub-part 1: Basic Transport Protocol” [30] IETF RFC 768: "User Datagram Protocol" [31] IETF RFC 793: "Transmission Control Protocol" [32] IEEE 802.11:2010: “IEEE Standard for Information technology--Telecommunications and

information exchange between systems--Local and metropolitan area networks--Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 6: Wireless Access in Vehicular Environments”

[33] IEEE 802.11:2007: "IEEE Standard for Information Technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements; Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications".

[34] ETSI EN 302 571 (V1.1.1): "Intelligent Transport Systems (ITS); Radiocommunications equipment operating in the 5 855 MHz to 5 925 MHz frequency band; Harmonized EN covering the essential requirements of article 3.2 of the R&TTE Directive".

[35] ETSI EN 301 893 (V1.5.1): "Broadband Radio Access Networks (BRAN); 5 GHz high performance RLAN; Harmonized EN covering the essential requirements of article 3.2 of the R&TTE Directive".

[36] ECC/DEC(02)01: "ECC Decision of 15 March 2002 on the frequency bands to be designated for the co-ordinated introduction of Road Transport and Traffic Telematic Systems".

[37] Commission Decision 2008/671/EC of 5 August 2008 on the harmonised use of radio spectrum in the 5 875-5 905 MHz frequency band for safety-related applications of Intelligent Transport Systems (ITS).

[38] ECC/REC/(08)01: "ECC Recommendation (08)01 on the use of the band 5855-5875 MHz for Intelligent Transport Systems (ITS)".

[39] ERC/DEC(99)23: "ERC Decision of 29 November 1999 on the harmonised frequency bands to be designated for the introduction of High Performance Radio Local Area Networks (HIPERLANs)".

[40] Commission Decision 2005/513/EC of 11 July2005 on the harmonised use of radio spectrum in the 5 GHz frequency band for the implementation of wireless access systems including radio local area networks (WAS/RLANs).

[41] Commission Decision 2007/90/EC of 12 February 2007 amending Decision 2005/513/EC on the harmonized use of radio spectrum in the 5 GHz frequency band for the implementation of Wireless Access Systems including Radio Local Area Networks (WAS/RLANs).

[42] ETSI TS 102 687 (V1.1.1): "Intelligent Transport Systems (ITS); Transmitter Power Control Mechanism for Intelligent Transport Systems operating in the 5 GHz range".

[43] OSGi™ - The Dynamic Module System for Java – http://www.osgi.org [44] cOntrol and Management Framework (OMF) – http://omf.mytestbed.net [45] Openfire - Ignite Realtime: Openfire Server – http://www.igniterealtime.org/projects/openfire/ [46] An Open Source GeoNetworking Implementation - http://hal.inria.fr/hal-00760724/ [47] Click Modular Router - http://www.read.cs.ucla.edu/click [48] I. Gaber and Y. Mansour, “Centralized broadcast in multihop radio networks”, Journal of

Algorithms, vol. 46, pp. 1–20, 2003. [49] Y. A. Daraghmi, I. Stojmenovic, and C. W. Yi, “A taxonomy of data communication protocols for

Page 129: REDUCTION 2011 2014 Deliverable 6.3.3 Final Report on Contributions to Standards … · 2017-04-20 · D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] IV Version Date Sections

                                     D6.3.3 [Final Report on Contributions to Standards] 

 

  

129                    

vehicular ad hoc networks”, Mobile Ad Hoc Networking: Cutting Edge Directions, pp. 517–544, 2013.

[50] I. Stojmenovic, A. Khan, and N. Zaguia, “Broadcasting with seamless transition from static to highly mobile wireless ad hoc, sensor and vehicular networks”, International Journal of Parallel, Emergent and Distributed Systems, vol. 27, pp.225–234, 2012.

[51] A. M. Vegni, A. Stramacci, and E. Natalizio, “SRB: A selective reliable broadcast protocol for safety applications in VANETs”, Proceedinsg of the International Conference on Selected Topics in Mobile & Wireless Networking, 2012.

[52] S. Y. Ni, Y. C. Tseng, Y. S. Chen, and J. P. Sheu, “The broadcast storm problem in a mobile ad hoc network”, Proceedings of ACM/IEEE MOBICOM Conference, pp. 151–162, 1999.

[53] Y. A. Daraghmi, C.W. Yi, I. Stojmenovic, and K. Abdulaziz, “Forwarding methods in data dissemination and routing protocols for vehicular ad hoc networks”, IEEE Network, vol. 27, pp. 74–79, 2013.

[54] Y. T. Tseng, R. H. Jan, C. Chen, C. F. Wang, and H. H. Li, “A vehicle-density-based forwarding scheme for emergency message broadcasts in VANETs”, Proceedings of the 7th IEEE International Conference on Mobile Adhoc and Sensor Systems, pp. 703–708, 2010.

[55] J. Sahoo, E. H.-K. Wu, P. K. Sahu, and M. Gerla, “Binary-partition-assisted AMC-layer broadcast for emergency message dissemination in VANETs”, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 12, pp. 757–770, 2011.

[56] P. Jacquet, P. Muhlethaler, T. Clausen, A. Laouiti, A. Qayyum, and L. Viennot, “Optimized Link State Routing protocol for ad hoc networks”, Proceedings of the IEEE International Multi Topic Conference, pp. 62–68, 2001.

[57] M. Kitsak, L. K. Gallos, S. Havlin, F. Liljeros, L. Muchnik, H. E. Stanley, and H. A. Makse, “Identification of influential spreaders in complex networks”, Nature Physics, vol. 6, pp. 888–893, 2010.

[58] P. Basaras, D. Katsaros, and L. Tassiulas, “Detecting influential spreaders in complex, dynamic networks”, IEEE Computer magazine, vol. 46, no. 4, pp. 26–31, 2013.

[59] Y.-Y. Liu, J.-J. Slotine, and A.-L. Barabasi, “Control centrality and hierarchical structure in complex networks”, PLOS One, vol. 7, no. 9, 2012.

[60] C. Sommer, R. German, and F. Dressler, “Bidirectionally coupled network and road traffic simulation for improved IVC analysis”, IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 10, no. 1, 2011.

[61] N. Makris, T. Korakis, D. Katsaros, L. Tassiulas, “Enabling ITS Real World Experimentation in NITOS Future Internet facility”, Proceedings of the 11th IEEE/IFIP Annual Conference on Wireless On-demand Network Systems and Services (WONS), pp. 97-103, 2014.

[62] N. Makris, C. Zarafetas, T. Korakis, D. Katsaros, L. Tassiulas, “Enabling Intelligent Transport System Experimentation in the NITOS networking testbed”, IEEE Internet of Things Journal (Special Issue on Internet of Vehicles), submitted, May, 2014.