Des de finals dels anys noranta, les xarxes sense fils han evolucionat i han guanyat protagonisme, en passar de ser una tecnologia prometedora a esdevenir una tecnologia referent per a les activitats quotidianes en les societats desenvolupades. Per una altra banda, els sistemes de transport intel·ligent també han evolucionat, i ofereixen comunicació a bord per a millorar la seguretat vial i l’accés a continguts d’informació i entreteniment.

Els requisits dels usuaris finals s’han fet dependents de la tecnologia, cosa que significa que les seues necessitats de connectivitat han augmentat a causa dels diversos requisits de les aplicacions que s’executen en els dispositius mòbils, com ara tauletes, telèfons intel·ligents, ordinadors portàtils o fins i tot ordinadors de bord (On-Board Units [OBU]) dins dels vehicles. Per a complir aquests requisits de connectivitat, i tenint en compte les diferents xarxes sense fils disponibles, cal adoptar tècniques de Vertical Handover (VHO) per a seleccionar i utilitzar la xarxa més adequada de forma transparent i sense necessitat d’intervenció de l’usuari.

L’objectiu d’aquesta tesi és desenvolupar algorismes de decisió (Vertical Handover Decision Algorithms [VHDA]) eficients i escalables, optimitzats per al context de les xarxes vehiculars. En aquest sentit s’han proposat, desenvolupat i avaluat diversos algorismes de decisió basats en la infraestructura disponible en les actuals, i probablement en les futures, xarxes sense fils i xarxes vehiculars. Per a fer-ho s’han combinat diverses tècniques, mètodes computacionals i models matemàtics, amb la finalitat de garantir una connectivitat apropiada, i realitzant el handover cap a les xarxes més adequades per a complir tant els requisits dels usuaris com els requisits de les aplicacions.

Amb la finalitat d’avaluar el context, s’han utilitzat diferents eines per a obtenir informació variada, com ara la disponibilitat de la xarxa, l’estat de la xarxa, la geolocalització del vehicle, les característiques dels proveïdors de serveis i de les preferències de l’usuari. Sobre la base de la informació recopilada, el VHDA realitza el procés de presa de decisions per a triar la xarxa candidata més adequada de cara a fer el canvi cap aquesta. Per tant, la informació ha de ser recollida d’una forma precisa, i la presa de decisions ha d’avaluar les diferents xarxes de manera justa, per a permetre a l’OBU desconnectar-se de manera transparent de l’antiga xarxa, i connectar-se a la nova. Els algorismes que s’hi presenten consideren la disponibilitat i la capacitat dels punts de xarxa (Points of Attachment [PoA]) candidats, i la combinació de diferents fonts de dades en les OBU, aprofitant la informació del sistema de posicionament global (Global Positioning System [GPS]), mapes, geolocalització i la informació de navegació, informació de l’entorn i les rutes, per a garantir la qualitat de servei (Quality of Service [QoS]) i la qualitat d’experiència (Quality of Experience [QoE]).

Per a desenvolupar i provar els VHDA proposats, s’han dut a terme diversos treballs, inclosa una àmplia revisió dels VHDA disponibles en la literatura. A més, s’ha analitzat i s’ha presentat l’estàndard IEEE 802.21, que s’ha desenvolupat en els darrers dos anys. Aquesta norma proporciona un programari intermediari (middleware) homogeni per a xarxes heterogènies que permet millorar els processos de handover entre les diverses xarxes d’accés sense fil, i també un servei per a recol·lectar no solament informació sobre l’estat de la xarxa, sinó també la informació del proveïdor de serveis.

En aquest treball de tesi també s’ha millorat, desenvolupat i estès el simulador Network Simulator (ns-2), a més del complement Seamless and Secure (desenvolupat pel National Institute of Standards and Technology [NIST]) per a poder avaluar els VHDA proposats. A més, s’hi ha provat el rendiment de les diferents xarxes sense fils, com ara Wireless Fidelity (Wi-Fi), Worldwide interoperability for Microwave Access (WiMAX), i Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), a fi de conèixer-ne els límits de rendiment, i s’ha provat la viabilitat d’una arquitectura per al lliurament de continguts en entorns vehiculars basada en Vehicular Ad-hoc Networks (VANET).

Els algorismes proposats utilitzen la funcionalitat proporcionada per l’estàndard IEEE 802.21, com també les múltiples funcions disponibles en l’OBU dels vehicles, com ara GPS, amplis recursos (processador i memòria), i la no limitació d’energia. D’altra banda, els algorismes s’han provat sota diferents condicions de xarxa en xarxes sense fils heterogènies, com Wi-Fi, WiMAX i UMTS. La contribució més prometedora dels VHDA presentats és garantir la QoS i una connectivitat contínua, a causa de la integració plena de les xarxes sense fils heterogènies dins de les xarxes vehiculars.

Els algorismes resultants presenten novetats referents a la integració de xarxes heterogènies mitjançant l’ús de la norma IEEE 802.21. Per una altra banda, la geolocalització avançada s’utilitza per a millorar les prestacions dels VHDA. Els algorismes introdueixen nous conceptes que permeten garantir la QoS sobre la base de la combinació de la informació de geolocalització, de la xarxa i del context, i milloren el procés de presa de decisions tenint en compte múltiples criteris amb la finalitat d’avaluar, de manera equànime, les xarxes candidates. Els algorismes proposats s’han avaluat en entorns de simulació complexos, en què s’han obtingut resultats que ofereixen informació útil sobre els processos de VHO i els VHDA.