يك مكانيزم آگاه به محيط مبتني بر شبكه‌هاي نرم‌افزار محور براي كنترل برخورد منابع در ارتباطات خودرويي سلولي

كارشناسي ارشد

در ارتباطات خودرويي، كنترل برخورد منابع به دليل تأثير مستقيم بر ايمني جاده‌ها از اهميت بالايي برخوردار است. عدم كنترل مناسب مي‌تواند باعث تداخل در ارتباطات، از دست رفتن اطلاعات حياتي و تأخير در ارسال پيام‌هاي ايمني شود؛ بنابراين، كاهش برخورد منابع از اولويت‌هاي اصلي پژوهشي در اين حوزه است. اين پژوهش به بهبود روش‌هاي كنترل برخورد منابع در ارتباطات سلولي خودرو به همه چيز مي‌پردازد. با توجه به اهميت اين حوزه در بهبود ايمني و كارايي سيستم‌هاي حمل‌ونقل هوشمند، روشي مبتني بر خوشه‌بندي با در نظر گرفتن پيش‌بيني بلندمدت مسير و الگوي رفتاري رانندگان ارائه شده است تا مشكل برخورد منابع در محيط‌هاي شهري و بزرگراهي حل شود. در اين پژوهش، يك رويكرد جهت كنترل برخورد منابع ارائه شده است. روش پيشنهادي مبتني بر شبكه نرم‌افزار محور خواهد بود. خودرو‌ها از طريق پيش‌بيني مسير و همچنين درنظرگرفتن الگوي رفتاري رانندگان در يك خوشه قرار مي‌گيرند. به عبارت بهتر، خودروهايي كه بيشترين مسير يكسان را با يكديگر دارند و الگوي رفتاري رانندگان آن‌ها يكسان است، در يك خوشه قرار مي‌گيرند. سپس از خودروهاي درون خوشه، دو خودرو به‌عنوان سرخوشه اصلي و پشتيبان تعيين مي‌شود. انتخاب دوتايي سرخوشه‌ها پايداري خوشه را افزايش مي‌دهد و در صورت تغييرات ناگهاني در حركت خودروها، ساختار آن را حفظ مي‌كند. در تخصيص منابع دو حالت وجود دارد، حالت مستقل و كنترلي. در حالت مستقل، سرخوشه با اندازه‌گيري قدرت سيگنال دريافتي، مجموعه منابع را انتخاب و سپس با استفاده از الگوريتم SPS و در نظر گرفتن تداخلات آينده، اين منابع را بين اعضاي خوشه توزيع مي‌كند. در حالت كنترلي، كنترلر مجموعه منابع را براي هر خوشه انتخاب كرده و همراه با ليست تداخلات آينده از طريق ايستگاه پايه به سرخوشه اصلي ارسال مي‌كند. سرخوشه بر اساس اين ليست، منابع را بين اعضاي خوشه توزيع مي‌كند. براي كنترل ازدحام و كاهش سربار سيگنالينگ، تنها سرخوشه اصلي با ايستگاه پايه ارتباط دارد. روش پيشنهادي با انعطاف‌پذيري بالا در محيط‌هاي شهري و بزرگراهي به‌طور كارآمد عمل مي‌كند و با فناوري‌هاي LTE و 5G سازگار است. همچنين، اين روش قابليت استفاده در هر دو حالت تخصيص منابع مستقل و كنترلي را داراست و امكان تخصيص بهينه منابع را در شرايط مختلف فراهم مي‌آورد. نتايج شبيه‌سازي در بزرگراه با تعداد متفاوتي از خودروها و منابع نشان‌دهنده بهبود قابل‌توجهي در عملكرد الگوريتم پيشنهادي است. اين روش در مقايسه با راهكار مقايسه شده، به ترتيب در شرايط ازدحام كم، متوسط و زياد، بهبود ميانگين 17 درصدي، 18 درصدي و 5 درصدي در نرخ دريافت بسته و نرخ خطا داشته است. به‌طور كلي، بهبود ميانگين 14 درصدي در تمامي شرايط مشاهده شده است. با اين حال، در زمينه نرخ بلاك بسته، اين روش تنها زماني كه منابع كافي در دسترس باشد، بهبود ناچيزي را ارائه مي‌دهد. نتايج شبيه‌سازي در فضاي شهري با برد آگاهي 300 متر، كه به عنوان سخت‌ترين شرايط در نظر گرفته شده است، نشان مي‌دهد كه ميانگين نرخ دريافت بسته در شرايط ازدحام كم، متوسط و زياد به ترتيب 40 درصد، 36 درصد و 33 درصد است. اين نتايج نشان مي‌دهد كه روش پيشنهادي حتي در سخت‌ترين شرايط محيط‌هاي شهري توانسته است عملكرد مؤثري ارائه دهد و تأثير مثبتي بر ايمني و پايداري ارتباطات حياتي داشته باشد.

232069

دانشگاه اصفهان

احمدرضا منتظرالقائم

مهندسي كامپيوتر- شبكه هاي كامپيوتري

ندا مقيم