Redes vehiculares aplicadas a la movilidad inteligente y sostenibilidad ambiental en entornos de ciudades inteligentes

Laburpena

En los últimos años, la sociedad está experimentando una gran revolución tecnológica que, junto con la aparición de las tecnologías inalámbricas y dispositivos cada vez más pequeños, está suponiendo un gran impulso en la creación de nuevos servicios y aplicaciones para los ciudadanos. Dentro de esta revolución, las redes de comunicaciones han servido para interconectar personas y dispositivos consiguiendo forjar la Sociedad de Red actual. Hace pocos años apareció el término de Ciudad Inteligente (Smart City). Este concepto se fundamenta en la propuesta de soluciones innovadoras que doten a una ciudad de servicios destinados a facilitar la vida de sus habitantes y que favorezcan el desarrollo de ciudad como conjunto. En este ámbito, los Sistemas Inteligentes de Transporte (ITS), han supuesto un relevante auge en el desarrollo de nuevas propuestas tecnológicas aplicadas al mundo del transporte. Dentro de los ITS, surgió el concepto de redes vehiculares (Vehicular Ad-hoc NETworks - VANET). Este tipo de red inalámbrica es capaz de comunicar vehículos e infraestructura para proveer determinados servicios. Actualmente, dichas redes están en el punto de mira del desarrollo tecnológico debido al previsible número de aplicaciones y servicios que pueden aportar al mundo de la conducción y a la sociedad en general. Una herramienta fundamental para poder estudiar el comportamiento de las redes vehiculares es la simulación. Ante la problemática ofrecida por el alto coste de los dispositivos que implementan estándares dedicados a las redes VANET, como el IEEE 802.11p, y los riesgos de seguridad vial que supone un despliegue por ciudad de este tipo de red, la simulación se hace imprescindible para poder abordar la creación e implementación de nuevas soluciones. En ese sentido, esta tesis doctoral realiza una profunda revisión de las herramientas existentes utilizadas para la simulación de redes vehiculares, proponiendo un caso de estudio aplicado sobre el intercambio de vídeo en este tipo de entornos. Como resultado, se presenta la integración de tres simuladores para llevar a cabo el intercambio de vídeo, consiguiendo una tasa aceptable de información transmitida por los vehículos y evaluando la viabilidad de la propuesta. La movilidad es uno de los aspectos más destacados en el despliegue de las redes vehiculares. En este sentido, una de las principales contribuciones de esta tesis doctoral es la creación de un plan de movilidad inteligente basado en lógica difusa y en comunicaciones vehiculares que es capaz de determinar cuándo se produce un atasco en ciudad para que los vehículos tomen rutas alternativas. Los resultados de esta propuesta consiguieron alcanzar unas reducciones de emisiones contaminantes de hasta un 12,27%, obteniendo una mejora de la sostenibilidad ambiental en ciudad mediante la toma de rutas alternativas por parte de los vehículos para alcanzar su destino. Uno de los problemas que plantean los estudios simulados, es la obtención de resultados veraces. Debido a la propia simulación, se pueden obtener conclusiones erróneas que hacen necesario un despliegue real para confirmar que los datos obtenidos en la simulación son correctos y representativos. Atendiendo a la problemática del alto coste que conlleva este tipo de despliegues, uno de los objetivos planteados por la tesis doctoral, fue el de llevar a cabo un despliegue real mediante el uso de tecnologías accesibles para los ciudadanos. En este punto, se decidió desarrollar una aplicación que hace uso de Wi-Fi Direct (tecnología disponible en la mayoría de teléfonos inteligentes actuales), para la detección de posibles atascos o retenciones en ciudad y que fuera capaz de comunicarse con otros dispositivos. Las pruebas reales se llevaron a cabo con dos vehículos que incorporaban la aplicación. Los resultados de este tipo de evaluación fueron satisfactorios en cuanto a la posibilidad existente de realizar comunicaciones vehiculares usando tecnologías accesibles para la población, exponiendo un claro ejemplo de un sistema que puede ayudar a mejorar la movilidad en ciudad. Una vez llevado a cabo el estudio real, surgió la problemática asociada a la usabilidad de dispositivos embarcados en vehículos que ofrecen servicios de información dentro de las redes vehiculares. A tal efecto, en esta tesis doctoral se propone la evaluación de dos tipos de sistemas que proporcionan información al conductor. En primer lugar, se evaluaron sistemas con pantallas de tipo HDD (Head-Down Display), que son dispositivos con pantallas opacas (convencionales). Por otro lado, se estudió una posible solución a los inconvenientes planteados por este tipo de pantallas en la que es necesario apartar la vista de la carretera para prestarles atención. Por ese motivo, se decidió incorporar un dispositivo de tipo HUD (Head-Up Display) que contiene una pantalla transparente y puede ser ubicado en el campo visual de conducción para poder ver sobre él la información relativa al contexto en el que el vehículo se mueve. Los resultados obtenidos son alentadores, pudiendo comprobar la gran aceptación y usabilidad que esta clase de sistemas de visualización de información tiene entre los usuarios. Siguiendo la línea de la sostenibilidad ambiental, desde el grupo de investigación en el que se desarrolla esta tesis doctoral, se propusieron las redes de vehículos móviles como solución para la medición de la contaminación. Llegados a este punto, se desplegó un servicio de monitorización ambiental incorporado en transportes públicos (autobuses, recogida de residuos, etc.), que fueron capaces de medir la contaminación en ciudad. El principal problema que se planteó fue el cómo representar ese tipo de información a los ciudadanos para que fuera comprensible. Como consecuencia, se decidió llevar a cabo una prueba subjetiva sobre métodos para representar esta clase de información. Los resultados nos permitieron conocer cuáles eran las representaciones en materia de contaminación más adecuadas, así como los dispositivos sobre los que visualizarlas y los tipos de datos que más interesaban a los diferentes grupos de usuarios. Como vemos, la presente tesis doctoral, propone un estudio amplio de los entornos de redes vehiculares y de su inclusión dentro de un entorno de Smart City, enfatizando la temática sobre la movilidad inteligente y la sostenibilidad ambiental, sin olvidar la tecnología necesaria para la implantación real de nuevas soluciones enfocadas siempre a la mejora del transporte en ciudad y la mejora de la calidad de vida de los ciudadanos. Palabras Clave: Redes Vehiculares, Movilidad Inteligente, Sostenibilidad Ambiental, Smart City.