استفاده از خوشه بندی برای ردیابی هدف در شبکه های ادهاک وسایل نقلیه
چکیده
به تازگی شبکه های ادهاک وسایل نقلیه (VANETها) به دلیل کاربردهای بالقوه خودشان در فراهم آوردن کاربردهای مختلف سیستم های حمل ونقل هوشمند (ITS) برای ایمنی، سرگرمی، واکنش در شرایط اضطراری و اشتراک گذاری محتوا توجهات محققان دانشگاهی و صنعتی را به خود جلب کرده است. یکی دیگر از کاربردهای بالقوه برای VANETها در ردیابی وسایل نقلیه می باشد، که در آن یک سیستم ردیابی بصورت بصری به منظور ردیابی یک وسیله نقلیه خاص یا به منظور نظارت بر یک منطقه خاص استفاده می شود. برای چنین کاربردهایی، حجم زیادی از اطلاعات مورد نیاز است تا بین وسایل نقلیه خاص و مراکز فرمان و کنترل انتقال داده شود، که اگر به درستی طراحی نشود، می تواند به آسانی شبکه بی سیم را در یک VANET متراکم کند. توسعه سیستم های ردیابی کم تاخیر، کم سربار و دقیق در VANET چالش بزرگی است که به تکنیک های جدیدی نیاز دارد تا عملکرد را تضمین کند و تراکم در شبکه را کاهش دهد. در میان چندین روش مدیریت و انتشار داده ها که در VANETها پیاده سازی می شود، خوشه بندی برای کاهش ترافیک انتشار اطلاعات و برای تسهیل مدیریت شبکه استفاده می شود. با اینحال، خوشه بندی برای ردیابی هدف در VANETها با توجه به ماهیت دینامیکی این شبکه ها هنوز هم یک چالش محسوب می شود. دو الگوریتم مبتنی بر خوشه را برای ردیابی هدف در VANETها در آثار قبلی خودمان ارائه کردهایم [1] [2]. این الگوریتم ها یک پلتفرم قابل اعتماد و پایداری را برای ردیابی یک وسیله نقلیه مبتنی بر مشخصات بصری آن ارائه میکنند. در این مقاله، نتایج تست و ارزیابی عملکرد را برای هر دو الگوریتم خودمان در زمینه ردیابی وسایل نقلیه تحت سناریوهای مختلف نشان می دهیم. همچنین عملکرد هر دو الگوریتم خودمان را به منظور ارزیابی عملکرد الگوریتم های توزیع شده همچون مقایسه با الگوریتم های ردیابی هدف مبتنی بر خوشه متمرکز شده مقایسه می کنیم. همچنین، دو تکنیک انتشار داده برای تحویل اطلاعات را تست و بررسی می کنیم. نتایج ارزیابی عملکرد بوضوح نشان می دهد که طرح های خوشه بندی ارائه شده عملکرد بهتری را برای کاربردهای ردیابی هدف همچون مقایسه با سایر الگوریتم های مبتنی بر خوشه ارائه می کند.
1. مقدمه
شبکه های ادهاک وسایل نقلیه (VANETها) با ارائه اطلاعات حیاتی در مورد جاده ها و شرایط ترافیکی، ارسال پیام های ایمنی و ارائه سرگرمی برای مسافران نقش مهمی را در سیستم های حمل ونقل هوشمند (ITS) ایفا می-کنند. در VANETها، وسایل نقلیه برای بسیاری از اهداف مانند تبادل پیام های سرگرمی و ایمنی به همدیگر متصل می شوند. ویژگی های خاص گره های VANET، در مقایسه با با گر ه های دیگر شبکه های ادهاک مانند MANETها، پردازش در صفحه فراوان، منابع انرژی و ذخیره سازی وسایل است، که موجب می شود تا آنها پلت-فرم مناسبی برای پردازش الگوریتم های پیچیده برای تعدادی از کاربردها باشد. در طی سالیان اخیر، تعدادی از آثار تحقیقاتی در VANETها عمدتا با تمرکز بر روی روش های مسیریابی و انتشار داده ها تحت شرایط مختلف ترافیک و جاده [3] [4] [5]، محلی سازی گره ها [6] [7]، حفاظت از حریم خصوصی موقعیت [8]، امنیت ارتباطات [9]، تبلیغات و شبکه های اجتماعی انجام شده است [10] [11].
Abstract
Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) have recently drawn the attention of academic and industry researchers due to their potential applications in enabling various Intelligent Transportation Systems (ITS) applications for safety, entertainment, emergency response, and content sharing. Another potential application for VANETs lies in vehicle tracking, where a tracking system is used to visually track a specific vehicle or to monitor a particular area. For such applications, a large volume of information is required to be transferred between a certain vehicles and a command and control centers, which can easily congest the wireless network in a VANET if not designed properly. Development of low-delay, low-overhead, and precise tracking systems in VANET is a major challenge requiring novel techniques to guarantee performance and to reduce network congestion. Among the several proposed data dissemination and management methods implemented in VANETs, clustering has been used to reduce data propagation traffic and to facilitate network management. However, clustering for target tracking in VANETs is still a challenge due to the dynamic nature of such networks. We have proposed two cluster-based algorithms for target tracking in VANETs in our previous works [1] [2]. These algorithms provide a reliable and stable platform for tracking a vehicle based on its visual features. In this paper, we have demonstrate performance evaluation and testing results of both our algorithms in the context of vehicular tracking under various scenarios. We have also compared the performance of both our algorithms to assess the performance of distributed algorithms as compared to centralized cluster-based target tracking algorithms. Besides, we have tested two data dissemination techniques for information delivery. Performance evaluation results demonstrate clearly that the proposed clustering schemes provide better performance for target tracking applications as compared to other cluster-based algorithms.
1. Introduction
Vehicular Ad hoc Networks (VANETs) play an important role in Intelligent Transportation Systems (ITS) by providing critical information about roads and traffic condition, sending safety messages, and providing entertainment for passengers. In VANETs, vehicles can connect to each other for many purposes such as exchanging safety and infotainment messages. A special characteristic of VANET nodes, compared to nodes of other ad hoc networks such as MANETs, is the abundant on-board processing, storage and energy resources of the vehicles, which makes them a suitable platform for processing complex algorithms for a number of applications. Over the last few years, a number of research works have been conducted on VANETs, mainly focusing on routing techniques and data dissemination under various road and traffic conditions [3] [4] [5], localization of nodes [6] [7], location privacy protection [8], communication security [9], social networking and advertisement [10] [11].
چکیده
1. مقدمه
2. بررسی تحقیقی
2.1 خوشه بندی برای VANETها
2.2 مزایای خوشه بندی برای VANETها
2.3 ردیابی هدف در VANETها
2.4 تکنیک خوشه بندی برای ردیابی هدف در VANETها
3. طرح ردیابی هدف ارائه شده برای شبکه های ادهاک وسایل نقلیه
3.1 الگوریتم مبتنی بر خوشه توزیع شده برای ردیابی هدف در شبکه های ادهاک وسایل نقلیه (DCTT)
3.2 الگوریتم خوشه بندی مبتنی بر پیش بینی برای ردیابی هدف در شبکه های ادهاک وسایل نقلیه (PCTT)
3.3 الگوریتم ردیابی هدف بدون ساختار
4. ارزیابی پروتکل های ارائه شده
4.1 معیارهای عملکرد
4.2 نتایج شبیه سازی
5. نتیجه گیری ها
Abstract
1. Introduction
2. Literature Review
2.1. Clustering for VANETs
2.2. Advantages of Clustering for VANETs
2.3. Target Tracking in VANETs
2.4. Clustering Technique for Target Tracking in VANETs
3. The Proposed Target Tracking Scheme for Vehicular Ad Hoc Networks
3.1. A Distributed Cluster-based Algorithm for Target Tracking in Vehicular Ad Hoc Networks (DCTT)
3.2. A Prediction-Based Clustering Algorithm for Target Tracking in Vehicular Ad Hoc Networks (PCTT)
3.3. Structureless Target Tracking Algorithm
4. Evaluation of Proposed Protocols
4.1. Performance Metrics
4.2. Simulation Results
5. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه