توصيفگر ها :
شبكههاي اقتضايي سيار , شبكههاي بينخودرويي , سيستم حملونقل هوشمند , خوشهبندي , پايداري خوشهها , سيستم منطق فازي
چكيده فارسي :
امروزه با گسترش شبكه و كاربردهاي آن از جمله شبكههاي حسگر بيسيم و اينترنت اشياء، شاهد ارائه سيستمهاي هوشمند و خدمات جديدي هستيم كه سبب افزايش كيفيت زندگي بشر در زمينههاي مختلف شدهاند. از جمله اين موارد ميتوان به برقراري ارتباط بين خودروها در سيستمهاي حملونقل هوشمند به منظور تشكيل يك شبكه جمعآوري اطلاعات ترافيكي و ارائه خدماتي مانند كنترل ترافيك و مسيريابي اشاره نمود كه در سالهاي اخير توجه زيادي را به خود جلب كرده است. يكي از روشهاي برقراري ارتباط بين خودروها كه در آن خودروها بهصورت مستقل و بدون نياز به زيرساخت شبكه مجزا عمليات انتقال اطلاعات را انجام ميدهند، شبكه اقتضايي بينخودرويي است كه زير دستهاي از شبكههاي اقتضايي متحرك به شمار ميرود. در شبكه اقتضايي بينخودرويي مانند ساير شبكههاي اقتضايي، زيرساخت ثابت و مشخصي براي ايجاد شبكه و برقراري ارتباط ميان خودروها وجود ندارد. لذا گرهها بايد بتوانند بهصورت مستقل اقدام به برقراري ارتباط با ساير خودروها كنند. همچنين هر خودرو بايستي در اين شبكه، عمليات مسيريابي بستههاي پيام را درون شبكه نيز انجام دهد. البته ويژگي اصلي اين شبكهها كه آنها را از ديگر شبكههاي اقتضايي سيار متمايز ميكند، سرعت حركت بيشتر، دسترسي كافي به منبع انرژي و مسيرهاي قابل پيشبيني گرهها است.
پروتكلهاي متعددي براي بهينهسازي چالشهاي موجود در اين شبكهها ارائه شدهاند كه براي ارائهي سرويسهايي مانند تقسيم عادلانه كانال رسانه، مسيريابي سريع و افزايش امنيت مورد استفاده قرار ميگيرند. ولي به دليل تغيير سرعت و سرعت زياد خودروهاي درون يك بزرگراه، شبكههاي اقتضايي بينخودرويي با چالش ناپايداري همبندي شبكه مواجه هستند كه حفظ ارتباط در اين شبكه را دشوار ميسازد. لذا پايدارسازي شبكههاي اقتضايي بينخودرويي مهمترين چالش در اين شبكهها است كه رفع آن ميتواند به حل چالشهاي ديگر نيز كمك نمايد. يكي از روشهاي پايدارسازي اين شبكهها، خوشهبندي و انتخاب سرخوشهي مناسب براي خوشهها ميباشد بهگونهاي كه به ايجاد خوشهي پايدارتر كمك نمايد. با توجه به چالشهاي موجود در انتخاب سرخوشهي مناسب براي شبكهي ناپايدار خودرويي، در اين پژوهش سعي خواهد شد تا ويژگيهاي ذاتي شبكههاي بينخودرويي و عوامل موثر در ناپايداري اين شبكهها مورد بررسي قرار گيرند. همچنين پروتكلهاي ارائه شده پيشين براي انتخاب سرخوشهي شايسته در شبكههاي اقتضايي بينخودرويي بررسي ميشوند و نقاط قوت و ضعف آنها در شرايط مختلف مورد ارزيابي قرار ميگيرد.
با توجه به مدلهاي حركت خودروها و قوانين حاكم بر بزرگراهها، در اين پاياننامه روش جديدي براي انتخاب سرخوشه ارائه ميگردد. در اين روش با در نظر گرفتن پارامترهاي جامعتري كه توصيف كننده تغييرات مكاني خودروها در اين شبكهها هستند، سعي خواهد شد سرخوشهي شايستهتر براي خوشهها انتخاب گردد تا پايداري خوشهها در اين شبكهها افزايش يابد. اين انتخاب براساس پارامترهاي تفاوت سرعت، ميانگين فاصله و مدت زمان اتصال در بين همسايههاي هر گره محاسبه ميگردد. سپس با استفاده از سيستم منطق فازي، شايستگي يا وزن خودروها براساس پارامترهاي ذكر شده محاسبه ميشود و خودروهايي كه كمترين وزن را دارند بهعنوان سرخوشه انتخاب ميگردند. شبيهسازي روش پيشنهادي بر روي محيط بزرگراه با ميانگين سرعتهاي متفاوت بهوسيلهي نرمافزارهاي OMNET++ و SUMO انجام شده است. نتايج بهدست آمده از شبيهسازي، كاهش تقريباً 31.3 درصدي نرخ توليد سرخوشه و 20.8 درصدي ميانگين تغيير وضعيت خودروها را نسبت به كارهاي پيشين نشان ميدهد كه بيانگر پايداري بيشتر خوشههاي ايجاد شده به روش پيشنهادي ميباشد.
چكيده انگليسي :
Nowadays, with the expansion of the network and its applications, including wireless sensor networks and the Internet of Things, various types of smart systems and services are introduced to increase the quality of human life. For instance, we can point out the telecommunication between cars in intelligent transportation systems in order to form a network for collecting traffic information and providing services such as routing, traffic control and etc.
One of the methods for establishing communication between cars, in which cars transfer information independently and without the need for a separate network infrastructure, is the vehicular ad-hoc network (VANET) which is a subcategory of mobile ad-hoc networks. Because of using no dedicated network infrastructure, vehicles should be able to communicate with other vehicles independently. Also, each car is charge of routing message packets in this network by itself. Of course, the main feature of VANETs, which distinguishes them from other mobile ad-hoc networks, is higher movement speeds, sufficient access to the source of energy and predictable paths of the nodes. Several protocols have been presented so far to overcome the challenges in these networks such as fair media channel allocation, real-time routing, security and etc. But, due to high speed of vehicles and also their continuous speed change inside a highway, VANETs are facing the challenge of instability of network topology which makes it difficult to maintain good communication in this network. Therefore, the stabilization of VANETs is the most important challenge in these networks, and solving it can help to solve other challenges as well. One of the methods for stabilizing these networks is clustering and choosing the appropriate cluster head for each cluster in a way that helps to increase the stability. Choosing the appropriate cluster head is a challenging problem which we focus on it in this research. We try to investigate the inherent characteristics of VANETs and parameters affecting the stability of these networks. Also, previously presented protocols for choosing the appropriate cluster head in VANETs are examined to identify and evaluate their strengths and weaknesses different conditions.
As the main contribution, according to the car movement models and the laws governing the highways, a new clustering method is presented in which, more comprehensive parameters that describe the spatial changes of the cars in these networks are taken into account during the clustering phase. So more appropriate nodes will be selected as cluster heads to increase the stability of the networks. This is carried out regarding the speed difference, average distance and duration of connection among the neighbors of each node. Then using a fuzzy logic system, a specific weight will be assigned to each car based on these parameters to represent its suitability for being clusterhead. Simulation results of utilizing the proposed method in different speed ranges on the highway, show a decrease of approximately 31.3% in the production rate of new cluster heads and 20.8% in the average number of status changes per cars compared to the previous works. This indicates more stability of the clusters created by the proposed method.