Differenti classi di veicol

I risultati esposti fino a questo punto prevedevano una popolazione di nodi com- posta esclusivamente appartenenti alla classe full. Nell’analisi seguente si vuole veri- ficare come varia il comportamento del sistema a seguito dell’introduzione di una certa percentuale di veicoli di classe media. Per ridurre il numero di tracce presentate e viste le poche differenze riscontrate, si utilizzerà esclusivamente la modalità reattiva all’interno del protocollo decentralizzato.

Le Tabelle 4 e 5 dell’Appendice A mostrano le differenze nei valori degli attri- buti che differenziano le due classi di veicoli, ottenute intervenendo sul modulo di campionamento introdotto nel paragrafo 3.2.2 che consistono in una diminuzione

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della precisione in termini di posizione, direzione e velocità rilevate dal nodo. Il range di trasmissione massimo è inoltre abbassato a 100 metri attraverso l’apposito parame- tro nella sottoscrizione per l’invio dei messaggi all’interno di iCS. Come illustrato nel paragrafo 2.4, vengono presi questi accorgimenti per simulare veicoli le cui funziona- lità di comunicazione e posizionamento sono realizzate da dispositivi portatili con prestazioni inferiori rispetto a quelle dei sistemi V2X dedicati.

Le Figure 5.13 e 5.14 mostrano i risultati di cinque diverse configurazioni ese- guite variando di volta in volta la composizione della popolazione di veicoli utilizzata. Ai due estremi sono rappresentati dalle linee rosse ed arancione che rappresentano rispettivamente popolazioni composte da soli veicoli full e medi. Le figure riportano i valori relativi al numero di nodi rilevati ed alle loro velocità rispettivamente nella direzione -8° di A. Costa e 153° di Pasubio. Per migliorare la leggibilità dei grafici proposti i risultati dei due diversi protocolli sono riportati separatamente e si è scelto di mostrare esclusivamente il comportamento della modalità reattiva nel protocollo decentralizzato. Il ricorso a strategie proattive ha evidenziato una serie di dati del tutto simile a quella di seguito discussa, pur con alcune occasionali irregolarità dovute alle già citate imperfezioni di tale metodo di raggruppamento. Inoltre nei grafici delle ve- locità mancano le tracce appartenenti ai mix di popolazione intermedi (80%+20% e 20%+80%) per aumentarne la chiarezza, il loro contributo risulterebbe comunque in- termedio rispetto ai risultati riportati.

Ad una veloce analisi è possibile notare come i valori che vengono maggior- mente influenzati dal passaggio da una classe all’altra risultano essere quelli relativi al numero di veicoli registrati dai gruppi: le popolazioni con prevalenza di veicoli full registrano quasi ovunque valori più elevati, mentre l’uso di nodi di classe inferiore porta a sottostimare il reale numero di veicoli nell’area interessata.

Questo risultato è del tutto prevedibile e risulta facilmente giustificabile consi- derando la minore portata dei veicoli di fascia media che preclude loro la possibilità di formare gruppi molto vasti e soprattutto di comunicare con la RSU a distanze su- periori a circa 100 metri. Occorre inoltre ricordare che in tutti i test effettuati fino a questo momento il rilevamento dei veicoli in modalità reale è impostato per tracciare nodi ad una distanza compresa tra 20 e 170 metri, il che comporta un notevole svan- taggio per i membri della classe meno performante.

Lo studio delle diverse curve relative ai valori di velocità media non evidenzia grosse differenze tra le diverse classi. La tendenza dei dispositivi meno performanti a

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sovrastimare il reale valore di velocità, visibile soprattutto nei dati relativi al proto- collo centralizzato, è causato ancora una volta dal limite del loro raggio di trasmis- sione. Durante la fase di svuotamento del tratto stradale, i valori di velocità consegnati alla RSU coprono quindi soltanto quei nodi più vicini ad essa i quali riescono a riac- quistare velocità con maggiore anticipo rispetto a quelli più distanti. I risultati ottenuti sono quindi simili a quelli mostrati in Figura 5.11 nella quale era stata aggiunta una traccia per accentuare queste oscillazioni di velocità ottenuta filtrando il contributo dei nodi più lontani.

Passando ad un confronto fra i risultati ottenuti dai due protocolli si nota, anche in questo caso, una maggiore stabilità dei dati raccolti dal protocollo centralizzato, rispetto al risultato in generale più caotico ottenuto da quello decentralizzato. Le pre- stazioni ottenute da quest’ultimo protocollo sono in ogni caso inferiori o al massimo pari a quelle ottenute da quello centralizzato anche nei casi in cui il numero di veicoli medi sia la maggioranza, nonostante la minore dipendenza dei risultati dal raggio di trasmissione delle interfacce utilizzate.

Analizzando i grafici si può notare con grande chiarezza l’incidenza della limi- tazione del range trasmissivo nel protocollo centralizzato, soprattutto nel grafico rela- tivo allo scenario di A. Costa. Il comportamento di queste curve è del tutto logico: le tracce salgono in maniera abbastanza constante quando i veicoli iniziano ad accodarsi fino a quando la lunghezza della coda non comincia a superare il range trasmissivo dei veicoli. A questo punto i risultati iniziano a discostarsi a causa del minore numero di veicoli che riescono a comunicare nelle posizioni più lontane. Questo comporta- mento è visibile soprattutto nel caso di totale assenza di veicoli della classe full, dato che il numero di veicoli sale fino a quando la coda non supera il raggio di trasmissione, per poi bloccarsi e rimanere costante fino a quanto il veicoli non iniziano a defluire. Questo comportamento è maggiormente visibile nella direzione -8° di A. Cosa a causa della differenza nel numero di carreggiate rispetto alla direzione 153° di Pasubio (3 invece di 4): il numero di veicoli arriva a circa 30 unità prima di livellarsi, mentre la corsia aggiuntiva dell’altro scenario permette di raggiungere circa 50 unità.

I dati ottenuti dal protocollo decentralizzato mostrano un comportamento simile, anche se meno evidente a causa di rumore ed interferenze, soprattutto nello scenario Pasubio, dove i risultati non rispecchiano esattamente le variazioni nella concentra- zione delle due diverse classi di veicoli.

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Figura 5.13: Confronto dei due protocolli per la direzione -8° dello scenario di A. Costa nel caso di differenti mix di

popolazione dei veicoli. La prima coppia di grafici indica il numero di veicoli rilevati dai due protocolli ed il reale valore ottenuto dalla modalità reale. La seconda coppia indica la velocità dei veicoli rilevata da ciascuna versione e quelli ottenuti attraverso la modalità reale.

0 10 20 30 40 50 60 70 Reactive -8° 0 10 20 30 40 50 60 Centralized -8° # of vehicles 0 3 6 9 12 15 Reactive -8° speed (m/s) 0 3 6 9 12 15 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Centralized -8° 0 3 6 9 12 15 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Direction -8

Real mode Values at 100% full Values at 80% full + 20% medium

Values at 50% full + 50% medium Values at 20% full + 80% medium Values at 100% medium

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Figura 5.14: Confronto dei due protocolli per la direzione 153° dello scenario di Pasubio nel caso di differenti mix

di popolazione dei veicoli. La prima coppia di grafici indica il numero di veicoli rilevati dai due protocolli ed il reale valore ottenuto dalla modalità reale. La seconda coppia indica la velocità dei veicoli rilevata da ciascuna versione e quelli ottenuti attraverso la modalità reale.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 Reactive 153° 0 10 20 30 40 50 60 70 Centralized 153° # of vehicles 0 3 6 9 12 15 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Reactive 153° speed (m/s) 0 3 6 9 12 15 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Centralized 153° 0 3 6 9 12 15 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Direction -8

Real mode Values at 100% full Values at 80% full + 20% medium

Values at 50% full + 50% medium Values at 20% full + 80% medium Values at 100% medium

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Figura 5.15: Confronto dei due protocolli negli scenari di A. Costa e Pasubio per le direzioni -8° e 153° nel caso di

differenti mix di popolazione dei veicoli. I grafici mostrano la distanza del veicolo più lontano rilevata dal protocollo in ciascuna versione ed il limite della modalità reale di 170 metri.

0 50 100 150 200 250 300 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Reactive -8° distance (m) 0 25 50 75 100 125 150 175 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Centralized -8° 0 50 100 150 200 250 300 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Reactive 153° 0 25 50 75 100 125 150 175 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Centralized 153° time (s) 0 25 50 75 100 125 150 175 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Centralized 153°

Real mode limit 170m Values at 100% full Values at 80% full + 20% medium

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Il confronto dei protocolli sui grafici che rappresentano i dati sulla velocità mo- strano una situazione simile a quella descritta nel precedente paragrafo: il protocollo centralizzato raccoglie generalmente risultati che seguono in maniera più federe l’an- damento reale, mentre quello decentralizzato introduce rumore ed alcuni ritardi, riu- scendo però a fornire risultati generalmente accettabili.

La Figura 5.14 riportata le distanze del veicolo più lontano che prende parte alla raccolta di dati. Nei grafici relativi al protocollo centralizzato si nota molto chiara- mente il limite di 100 metri imposto per i veicoli medi visibile soprattutto nella traccia arancione, che rappresenta tale valore nel caso di totale assenza di tipologia full. Il protocollo decentralizzato risponde meglio alle variazioni del mix di popolazione gra- zie alla possibilità dei veicoli di comunicare direttamente tra di loro che permette di limitare l’influenza del minore raggio trasmissivo. Nonostante questo è però chiara- mente limitato dalla minore area di copertura dei segnali.

La possibilità di monitorare veicoli in un’area più estesa sembra pertanto essere l’unico reale svantaggio dovuto all’utilizzo di dispositivi di fascia media. Nel com- plesso, l’insieme dei protocolli sviluppati riesce comunque a portare a compimento le funzionalità critiche per il sistema ed a fornire una buona stima dello stato del traffico, pur essendo quest’ultima inevitabilmente ristretta ad un’area più ridotta, soprattutto nel caso del protocollo centralizzato.

Per contrastare le limitazioni dovute alle interfacce di comunicazione dotate di uno scarso raggio operativo è possibile in ogni caso estendere l’architettura del si- stema per fare in modo che sia possibile consegnare alla RSU i dati prodotti da even- tuali veicoli fuori dalla sua portata, in modo che il loro contributo possa comunque essere considerato. Per realizzare tale funzionalità è necessario nel protocollo decen- tralizzato predisporre una forma di comunicazione e collaborazione tra gruppi confor- manti vicini al fine di trasportare le informazioni relative ad un’area di interesse verso dei nodi situati a distanze altrimenti irraggiungibili; nel protocollo centralizzato sarà invece necessario introdurre un protocollo di routing dei messaggi che garantisca la comunicazione di nodi a distanze superiori rispetto al loro raggio di comunicazione. Entrambe queste proposte saranno suggerite nel paragrafo 5.5.3.