ارائه يك راهكار پايدارسازي توپولوژي در شبكه‌هاي اقتضايي بين خودرويي بر اساس خوشه‌بندي گره‌ها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي كامپيوتر

كارشناسي ارشد

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.

215890

معماري سيستم‌هاي كامپيوتري

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان

عليرضا بصيري، زينب زالي

امير خورسندي