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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43834
Tipo: Tese
Título: On leveraging Named Data Networking for vehicular and edge computing applications.
Título(s) alternativo(s): Alavando redes de dados nomeados para aplicações veiculares e de computação de borda.
Autor(es): Araujo, Guilherme Braga
Primeiro Orientador: Sampaio, Leobino Nascimento
metadata.dc.contributor.referee1: Sampaio, Leobino Nascimento
metadata.dc.contributor.referee2: Loureiro, Antonio Alfredo Ferreira
metadata.dc.contributor.referee3: Cerqueira, Eduardo Coelho
metadata.dc.contributor.referee4: Peixoto, Maycon Leone Maciel
metadata.dc.contributor.referee5: Santos, Bruno Pereira dos
Resumo: Atualmente, veículos modernos possuem capacidades avançadas de processamento, armazenamento e comunicação sem fio, tornando-os mais inteligentes e interconectados. Nesse contexto, as redes veiculares são cruciais para modelos de comunicação entre veículos, infraestruturas de sistemas distribuídos e dispositivos de monitoramento. Apesar desses benefícios, a integração de soluções em redes veiculares em cidades inteligentes para aplicações em cenários de computação de borda requer uma arquitetura de rede capaz de lidar com requisitos heterogêneos de comunicação entre aplicações distribuídas em ambientes multiacesso. A mobilidade veicular, a comunicação dinâmica e os aspectos de segurança representam desafios fundamentais para o desenvolvimento de aplicações escaláveis e confiáveis. As constantes mudanças na topologia da rede, causadas pela mobilidade dos veículos, levam a conexões intermitentes que tornam ainda mais complexo o desenvolvimento de soluções. Nessas condições, a arquitetura TCP/IP apresenta limitações significativas. Em contraste, modelos emergentes de redes centradas na informação, em particular a arquitetura de Redes de Dados Nomeados (NDN), surgem como alternativas promissoras, ao fornecer comunicação otimizada baseada em conteúdo, com serviços nativos de segurança no nível da rede e independência da localização física dos dados e dos provedores de serviço. Esta tese investiga o desenvolvimento de diferentes classes de aplicações veiculares em cenários reais de cidades inteligentes e computação de borda com suporte completo da arquitetura NDN. Inicialmente, realiza-se um estudo sobre as redes veiculares, abordando suas principais características, aplicações e aspectos críticos. Em seguida, apresenta-se um estudo que detalha o modelo de comunicação centrado nos dados, suas propriedades intrínsecas e suas especificidades em relação ao modelo TCP/IP em redes veiculares. Além disso, são propostas e implementadas provas de conceito com o objetivo de demonstrar, na prática, diferentes aspectos de projeto, utilizando a NDN como arquitetura de comunicação entre as entidades da rede. As principais contribuições incluem: o desenvolvimento de um ambiente adequado para simulação de aplicações reais em redes veiculares baseadas em dados nomeados, denominado simulador NDN4IVC; o projeto de um Sistema de Transporte Inteligente, denominado NDN-Waze, voltado ao monitoramento e à otimização do tráfego veicular; e a proposição de uma arquitetura orientada a serviços para descarregamento de dados em computação de borda veicular, denominada iETR (intelligent Edge-Traffic Routing), destinada ao transporte eficiente de grandes volumes de dados com suporte da arquitetura NDN e à orquestração de agentes móveis, representados por veículos, integrados ao ambiente de computação de borda. As soluções propostas nesta tese foram avaliadas por meio de simulações e demonstraram que as propriedades da arquitetura NDN favorecem a criação de novas classes de serviços distribuídos em redes emergentes.
Abstract: Modern vehicles are increasingly equipped with advanced processing, storage, and wireless communication capabilities, making them more intelligent and interconnected. In this context, Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs) are crucial for enabling communication models among vehicles, distributed infrastructures, and monitoring devices. Despite these benefits, integrating VANET solutions into Smart Cities for Edge Computing scenarios requires a network architecture capable of handling heterogeneous communication requirements across distributed applications in multi-access environments. Vehicular mobility, dynamic communication models, and security aspects pose fundamental challenges to the development of scalable and reliable applications. Constant topology changes, caused by mobility, lead to intermittent connections that further complicate the design of distributed applications. Under these conditions, the TCP/IP architecture exhibits significant limitations. In contrast, emerging Information-Centric Networking models—and, in particular, the Named Data Networking (NDN) architecture—have arisen as promising alternatives, providing an optimized communication model with additional network-layer services like security support, content-centric delivery, and independence from the physical location of data and service providers. This thesis investigates the development of different classes of vehicular applications in realistic Smart City and Edge Computing scenarios, supported by the NDN architecture. First, it presents a study of vehicular networks, addressing their main characteristics, applications, and critical aspects. Then, it provides a detailed analysis of the data-centric communication model, highlighting its intrinsic properties and advantages over the TCP/IP model in VANETs. Finally, proof-of-concept implementations are proposed for representative distributed applications, showcasing practical design aspects and employing NDN as the underlying communication architecture between network entities. The main contributions of this thesis are as follows: (i) the development of an environment for simulating realistic applications in Vehicular Named Data Networking, the NDN4IVC simulator; (ii) the design of an Intelligent Transportation System, named NDN-Waze, for monitoring and optimizing vehicular traffic; (iii) the proposal of a service-oriented architecture for data offloading in Vehicular Edge Computing scenarios, called iETR (intelligent Edge-Traffic Routing), designed to efficiently transport large data volumes with the support of the NDN architecture and the orchestration of mobile agents (i.e., vehicles) integrated into the edge computing environment. The proposed solutions were evaluated through simulations, which demonstrated that the intrinsic properties of the NDN architecture favor the development of new classes of services in emerging networks.
Palavras-chave: Redes Veiculares de Dados Nomeados
Aplicações VNDN
Descarregamento de Dados
Simulação de VANETs
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO::ARQUITETURA DE SISTEMAS DE COMPUTACAO
Idioma: eng
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Computação - IC
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação (PGCOMP) 
Citação: ARAÚJO, Guilherme Braga. On leveraging named data networking for vehicular and edge computing applications. 2025. 176 f. Tese (Doutorado Ciência da Computação.) - Instituto de Computação, Universidade Federal da Bahia, Salvador (Bahia), 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43834
Data do documento: 12-Dez-2025
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