Este documento apresenta um resumo sobre redes veiculares ad hoc (VANETs). Discute como as VANETs funcionam, características como comunicação inter-veicular e veículo-estrada, e tecnologias como WAVE e 3G. Também aborda questões de segurança e desafios de roteamento nestas redes móveis.

1. Um Estudo Sobre Redes Veiculares Ad Hoc (VANETs)
Márcio Jonnes Ferreira da Silva
Departamento de Informática – Universidade do Estado do Rio Grande do
Norte (UERN)
Santa Cruz – RN – Brasil
marciojonnes@hotmail.com
Abstract. This article was developed in order to clarify how the work
VANETs (Inter Vehicular Networks) are also making a brief overview of
MANET (Mobile Ad-hoc Network). It was also made an approach on the
main characteristics of VANETs and some major problems with this type
of communication, such as routing and security. Doing it is also
collecting information on the functioning of the physical layer, data link
and some technologies such as 3G and WAVE.
Resumo. Este artigo foi desenvolvido com o intuito de esclarecer
como funcionam as VANETs (Redes Inter Veiculares) fazendo-se
também uma breve abordagem sobre MANET. Foi feito também uma
abordagem sobre as principais características das VANETs e alguns
dos principais problemas relacionados a esse tipo de comunicação,
como o roteamento e a segurança. Fazendo-se, também, o
levantamento de informações sobre o funcionamento das camadas
físicas, de enlace e de rede e algumas tecnologias como WAVE e 3G.
Palavras-chave: VANET. MANET. Comunicação. WAVE. 3G.
1. Introdução
As redes veiculares, também conhecidas por VANETs (Vehicular Ad-hoc
Networks), IVC (Inter-Vehicle Comunications) ou ainda RVC (Road-Vehicle
Comunications), são atualmente tecnologias que estão em bastante ascensão.
Por isso, elas têm sido alvo de inúmeros focos de investigação em todo mundo
tendo como uns dos principais objetivos a melhoria da segurança nas estradas,
o aumento do grau de automação na condução do veículo, a prevenção de
engarrafamentos e o planejamento de trafego. Colaborando dessa forma, para
a criação de um sistema inteligente de transporte.
A tecnologia utilizada nessas redes tem como principal objetivo em seu
estudo fornecer uma ligação entre veículos e dos veículos com a estrada,
promovendo uma ligação eficiente entre os mesmos. Ao longo dos anos tem-se
notado um grande aumento do número de conferencias que abordaram esse

2. tema. E isso tem despertado grande interesse tanto na área acadêmica quanto
na área industrial.
Inúmeros estudos sobre redes veiculares têm sido feitos na área
acadêmica. E segundo Luís (2009), grandes companhias de automóveis como
a DaimlerChrysler, Audi, BMW, Fiat, Renault, Volkswagen, uniram-se com o
intuito de criar um consócio denominado Car2Car Communication Consortium
(C2CCC) de modo a padronizar um sistema de comunicação Car-to-Car
baseado em tecnologia Wireless LAN (WLAN) [8]. Também o Institute of
Electrical and Electronics Engineers (IEEE) demonstrou o seu interesse em
redes veiculares, criando um grupo de trabalho, 802.11p, com o objetivo de
adaptar a rede sem fios, 802.11, de modo a esta poder suportar aplicações ITS.
Este presente trabalho tem por objetivo principal descrever um estudo
sobre as VANETs e trazer algumas das tecnologias abordadas por essas redes.
Será abordado também, o funcionamento dessas tecnologias e como elas
operam em algumas camadas de sua arquitetura.
2. VANETs (Redes Veiculares Ad Hoc)
Segundo Cavalcanti, 2008, redes veiculares são redes formadas entre
veículos automotores ou entre os veículos e a infraestrutura geralmente locali-
zada às margens de ruas ou estradas. VANETS são redes móveis onde são
estabelecidas comunicações intra-carros (IVC) ou entre carros e a estrada
(RVC) nas quais iremos detalhar mais adiante. O principal objetivo desse tipo
de rede é buscar: mais segurança nas rodovias, informações sobre condições
de trafego de forma mais pratica e entretenimento. A figura abaixo demonstra
um desses objetivos, onde há um acidente e os demais veículos são imediata-
mente informados sobre o tal acidente.
Figura 1: Um acidente na estrada sendo informado aos demais automó-
veis

3. As VANETS ou Redes veiculares Ad Hoc, constituem um caso especial
de redes ad hoc em que os nós são veículos equipados com uma interface de
comunicação sem fio. Logo, percebemos que há alguns fatores relevantes co-
mo o fato desses veículos poderem se mover em alta velocidade e o bloqueio
na transmissão de dados por prédios e outro obstáculos, fazendo com que es-
se tipo de comunicação seja intermitente, trazendo dificuldades no roteamento
de pacotes. Outro obstáculo que também é de grande importância nas VANETs
é a dificuldade que os protocolos de roteamento têm para evitar ruas onde o
volume do trafego é baixo, já que a inexistência de veículos nessas ruas im-
possibilita a propagação de pacotes através dela.
2.1. IVC (Comunicação Inter Veicular)
A IVC é um tipo de comunicação direta entre veículos na qual não há a
necessidade de utilização de uma infraestrutura fixa. Por isso, ela tem causado
um grande interesse tanto das empresas automobilísticas como das
acadêmicas. A comunicação Inter Veicular é considerada uma rede móvel Ad-
Hoc (MANET) na qual os veículos se comunicam através de ondas de rádio
sem a existência de uma entidade centralizadora que facilite a troca de
informações entre esses veículos. Por ser baseada numa rede Ad-Hoc, a IVC
utiliza um roteamento que tem como base o encaminhamento multi-hop, onde
os nós intermediários encaminham pacotes da fonte ao destino e cada nó pode
ser simultaneamente um terminal ou um roteador.
A principal característica de uma IVC é sua topologia de rede, pois a
mesma é altamente dinâmica devido à velocidade dos veículos. Motivo esse
que nos leva a concluir que há uma constante mudança na vizinhança com os
quais um veículo pode se comunicar. A IVC é útil para comunicações direta em
pequenas e médias áreas. Esse tipo de comunicação tem como principal
objetivo a troca de informações imediatas, como por exemplo, um acidente que
aconteceu na estrada naquele exato momento, ou em situações onde os
veículos precisam trabalhar coletivamente fazendo uma intensa troca de
informações. É importante destacar o papel desse segundo exemplo onde a
comunicação em grupo é uma das formas de se conseguir confiabilidade em
situações criticas.
Outro bom exemplo de como a comunicação em grupo pode ser de
grande importância é a criação de sistemas rodoviários totalmente automáticos
onde o motorista tem pouca ou nenhuma participação na direção. Neste caso é
para evitar possíveis colisões, é preciso a coordenar as ações dos veículos
como dividir o tráfego para diminuir os engarrafamentos. Realidade que nós
ainda não temos, mas que se aproxima cada vez mais.
Devido às características das IVCs, o roteamento de mensagens tem
que ser dinâmico, pois é preciso determinar rotas sem o estabelecimento de
um caminho fim-a-fim. Assim, elas formam um tipo de rede denominada redes
tolerantes a atrasos e desconexões (DTN). As DTNs são redes do tipo “Store-

4. and-forward”, ou seja, primeiro a mensagem é recebida integralmente e
armazenada para, depois, ser enviada ao próximo nó, que pode ou não ser o
destino final. As DTNs não operam sobre enlaces, que estão sempre
disponíveis, logo, é preciso que os nós armazenem mensagens durante algum
tempo, sendo preciso alguma forma de armazenamento persistente. Desta
forma é de se esperar que o roteamento de mensagem tenha altas taxas de
atraso e de jitter (variação estática do atraso na entrega de dados em uma
rede).
2.2. RVC (Comunicação Veiculo-Estrada)
“As RVCs (Comunicação Veiculo-Estrada) são redes formadas por
veículos que se comunicam com dispositivos instalados na estrada” (Lott e
Halfman, 2004). Esses dispositivos criam uma infraestrutura de rede capaz de
fornecer serviços de roteamento de mensagens e até mesmo conectar os
veículos à internet.
Essa rede tem uma topologia parcialmente variável e que pode funcionar
de forma bastante semelhante a estrutura de telefonia celular ou pode operar
de forma semelhante ao padrão 802.11 em modo de estrutura. É uma rede
bastante de estável.
Uma solução bastante provável para a diminuição no atraso fim a fim, as
perdas de mensagens e o consumo da banda seria a construção de sistemas
inteligentes de transporte através da integração das IVC e RVC.
3. Arquitetura nas Camadas Física, de Enlace e de Rede
Uma dos temas que tem sido mais pesquisado nessa área é a criação de
uma camada MAC capaz de se adaptar as características de uma VANET.
Atualmente existem duas principais abordagens para o desenvolvimento de
uma camada MAC para as IVC. E as duas utilizam o mesmo meio de
comunicação, mas as interfaces de radio diferentes. Uma delas é baseada no
padrão 802.11 da família 802 do IEEE e a outra é baseada numa extensão da
tecnologia 3G da telefonia celular que trabalhe sem o acesso centralizado. [5]
A topologia de uma rede VANET muda frequentemente e para fazer o
roteamento de mensagens é um desafio. Existem basicamente duas
abordagens de roteamento. Um é baseado na topologia e o outro é baseado no
posicionamento. [6]
Nos protocolos de roteamento baseado na topologia a entrega dos pacotes
é feita através das informações dos veículos existentes na rede. Já nos
protocolos de roteamento baseado no posicionamento, em sua abordagem, ele
requer apenas o posicionamento físico dos nós participantes da rede. Esses
nós, determinam sua própria posição através de mecanismos como GPS e logo

5. em seguida, um serviço de localização é utilizado para determinar a posição do
destinatário e incluir no pacote esse endereço de destino.
Nos protocolos de roteamento baseados no posicionamento não há a
necessidade de efetuar o estabelecimento nem a manutenção das rotas, pois a
decisão do roteamento dos nós é baseada na posição do nó de destino e da
posição dos nós intermediário que iram rotear a mensagem. Um outro ponto
positivo que deve ser levantado é que a trajetória dos veículos é quase sempre
bem definida pelas ruas e estradas e esse conhecimento ajuda o protocolo de
roteamento a ser mais eficiente.
4. Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE)
Com alguns estudos em andamento na intenção de adotar um padrão já
existente para se utilizar nas VANETs, pode-se notar que nenhum dos padrões
atuais está adaptado completamente. Devido a isto alguns padrões estão
sendo trabalhados de forma que se adaptem às VANETs. Um dos grupos de
trabalho, o IEEE 802, está trabalhando em uma adaptação do IEEE 802.11a
para criar um padrão para VANETs, o IEEE 802.11p. [10]
Nesta especificação adaptada a camada física é dividida em sete canais de
10MHZ cada, sendo estes divididos em canais de controle e canais de serviço.
O espectro alocado para a WAVE é numa faixa maior que 5 Ghz. Não se pode
utilizar diferentes canais ao mesmo tempo, porém cada estação pode alterar
constantemente entre o canal de controle e o de serviço. Por via se segurança,
o tempo de uso de um canal de controle mais um canal de serviço não pode
ultrapassar os 100ms. A taxa de transferência da WAVE varia entre 3 e 27Mbps
e ela foi projetada para trabalhar com um alcance menor que 1Km. Todas
essas definições foram pensadas considerando que a velocidade de
deslocamento dos nós (carros) é maior que 110 km/h.
5. 3G
A tecnologia para VANETs que faz uso da rede de telefonia 3G opera com
taxa de transferência menor que 2Mbps, sendo esta uma limitação da própria
tecnologia, e tem a latência na ordem de segundos. Ela foi projetada visando
alcance menor que 10Km e com velocidade de deslocamento entre os nós
(carros) maior que 110Km/h. A tecnologia baseada em celular tem largura de
banda nominal igual a 3MHz e opera na banda 800MHz, 1.9GHz. Esta tecnolo-
gia não é padronizada pela IEEE.
Por fazer uso das redes de telefonia, as redes 3G possibilitam o uso de te-
lefonia móvel de longo alcance, além de poderem ser utilizadas para transmis-
são de dados, enquanto as redes IEE802.11 são de curto alcance e ampla lar-
gura de banda pois foram desenvolvidas para redes de dados.

6. 6. Segurança
Em contrapartida ao que é feito em outros tipos de redes, onde a
segurança é tratada como um item a parte, nas VANETs essa é uma das
principais abordagens que deve ser levado em conta desde o inicio, visto que
um dos principais serviços oferecidos por essas redes visam a segurança nas
rodovias. Como já foi dito antes, o roteamento de mensagens em redes ad-hoc
se dá através de encaminhamento multi-hop. Se nenhum mecanismo de
segurança for adotado nesse roteamento, os nós faltosos (maliciosos ou não)
podem desviar pacotes, modificar seu conteúdo e até mesmo injetar novos
pacotes na mensagem. E isso faz com que o comportamento da rede seja
incorreto, levando um motorista direto a um engarrafamento, quando na
verdade se estava tentando evitá-lo ou até algo mais grave como um acidente.
Diversos tipos de ataques podem ser executados, mas como não é a
finalidade desse trabalho o detalhamento deste subtema serão levantados
apenas alguns dos vários tipos de ataques:
 Selective Forwarding: esse tipo de ataque consiste em selecionar
os tipos de pacotes que serão roteados. Como consequência
informações importantes deixariam de circular na rede. [9]
 Sinkhole Attacks: esse tipo de ataque é feito para que todo tráfego
de informações passe por um determinado nó. O objetivo aqui é ter
o controle de informações privilegiadas de uma determinada área.
Outro aspecto desse ataque é que ele pode inundar um determinado
nó com uma grande quantidade de mensagens. [9]
 Falsificação, alteração, ou reenvio de informações de roteamento:
esse tipo de ataque é utilizado para alterar informações de
roteamento tornando-as mais longas do que o necessário,
aumentando sua latência. [9]
7. Conclusão
Com base no trabalho nota-se que VANETs é uma tecnologia bastante
recente e que ainda tem muito que ser estudada, modificada e implementada.
E que essa tecnologia tem um enorme potencial, visto no que foi dito neste
trabalho. Mas ainda há vários problemas a serem estudados, principalmente
pela área acadêmica. Mas, é bem provável que as primeiras aplicações sejam
comerciais, desenvolvidas pelas empresas anteriormente comentadas.
Vimos também que a arquitetura ainda não foi bem definida, mas que
tecnologias importantes como WLAN e 3G apresentam características
importantes que já vem servindo de base para o estabelecimento de padrões,
como é o caso do WAVE. Outro aspecto que foi trabalhado nesse artigo foi a
segurança que nas VANETs é uma abordagem que deve ser levado em conta
desde o inicio, diferentemente das outras tecnologias de rede, e mostramos

7. também alguns tipos de ataques.
Finalizando, percebemos que essa tecnologia servira de grande ajuda para
a construção de sistemas inteligentes que trarão mais segurança nas rodovias,
um maior conforto para os motoristas e um maior planejamento do tráfego.
8. Referências
1. MODELO para submissão de Artigos SBC – IE. Disponível em:
<http://www.sbc.org.br/index.php?language=1&content=downloads&id=3
73> Acesso em: 30Mar. 2010
2. Secure Vehicular Communication System. Disponível em:
<http://infoscience.epfl.ch/record/129969/files/sevecom1.pdf?version=1>
Acesso em 03 de Outrubro, 2011.
3. The Security of Vehicular Ad Hoc Network. Disponivel em:
<http://infoscience.epfl.ch/record/54944/files/RayaH05C.pdf?version=1>
Acesso em 03 de Outrubro, 2011.
4. <http://www.gta.ufrj.br/grad/09_1/versao-final/vanet/index.html> Acesso
em 03 de Outrubro, 2011.
5. Jun Luo, Jean-Pierre Hubaux. A Survey of Inter-Vehicle Communication.
School of Computer and Communication Sciences EPFL, CH-1015
Lausanne, Switzerland Technical Report IC/2004/24.
6. Martin Mauve, J• org Widmer, and Hannes Hartenstein. A Survey on
Position-Based Routing in Mobile Ad-Hoc Networks. IEEE Network,
2001, Vol. 15, paginas 30-39.
7. LUIS, Nuno M. A. Melhoria de Protocolos de Encaminhamento em
VANETs de Alta Densidade. Dissertação (Mestrado em Engenharia
Electrotécnica e de Computadores) - Faculdade de Ciências e
Tecnologia. Lisboa. Universidade Nova de Lisboa. 2009.
8. CAR 2 CAR Communication Consortium. Disponível em <
http://www.sevecom.org/Presentations/2006-11_Berlin/Sevecom_2006-
11-15_C%20C2C_Applications.pdf > Acesso em 05 de outubro de 2011.
9. Emanuel Fonseca and Andreas Festag. A Survey of Existing Approaches
for Secure Ad Hoc Routing and Their Applicability to VANETS. NEC
Technical Report NLE-PR-2006-19,NEC Network Laboratories, março de
2006, pagina 28.
10. Task Group p (2004). IEEE 802.11p wireless access for vehicular
environments. Draft Standard. Disponivel em:
<http://grouper.ieee.org/groups/802/11/> Acesso em 05 de Outubro de
2011.
11. <http://grenoble.ime.usp.br/~gold/cursos/2008/movel/slides/Vehicular.pdf
> Acesso em 05 de Outubro de 2011.