Abstract
In an urban environment, intersections are critical locations in terms of road crashes and number of killed or injured people. Vehicular ad hoc networks (VANETs) can help reduce the traffic collisions at intersections by sending warning messages to the vehicles. However, the performance of VANETs should be enhanced to guarantee delivery of the messages, particularly safety messages to the destination. Data congestion control is an efficient way to decrease packet loss and delay and increase the reliability of VANETs. In this paper, a centralized and localized data congestion control strategy is proposed to control data congestion using roadside units (RSUs) at intersections. The proposed strategy consists of three units for detecting congestion, clustering messages, and controlling data congestion. In this strategy, the channel usage level is measured to detect data congestion in the channels. The messages are gathered, filtered, and then clustered by machine learning algorithms. K-means algorithm clusters the messages based on message size, validity of messages, and type of messages. The data congestion control unit determines appropriate values of transmission range and rate, contention window size, and arbitration interframe spacing for each cluster. Finally, RSUs at the intersections send the determined communication parameters to the vehicles stopped before the red traffic lights to reduce communication collisions. Simulation results show that the proposed strategy significantly improves the delay, throughput, and packet loss ratio in comparison with other congestion control strategies using the proposed congestion control strategy
چکیــده
در یک محیط شهری، تقاطع ها محل هایی کلیدی به لحاظ تصادفات جاده ای و تعداد افراد کشته شده یا مصدوم در تصادفات هستند. شبکه های خودرویی تک کاره (VANET ها) میتوانند با ارسال پیام های هشدار به خودروها به کاهش تصادفات ترافیکی در تقاطع ها کمک کنند. با اینحال، عملکرد VANET ها بایستی ارتقا یابد تا تحویل پیام ها، بویژه پیام های ایمنی به مقصد تضمین شود. کنترل ازدحام داده، شیوه ای کارآمد برای کاهش تأخیر و افت بسته ها و افزایش قابلیت اطمینان VANET ها است. در این مقاله، یک راهکار کنترل ازدحام محلی و متمرکز داده ها برای کنترل ازدحام داده ها با استفاده از واحدهای کنار جاده ای (RSU ها) در تقاطع ها پیشنهاد میشود. راهکار پیشنهادی از سه واحد برای تشخیص ازدحام، خوشه بندی پیامها، و کنترل کردن ازدحام داده ها تشکیل شده است. در این راهکار، سطح استفاده از کانال برای تشخیص ازدحام داده ها در کانالها سنجیده میشود. این پیامها گردآوری و فیلتر شده و سپس توسط الگوریتمهای یادگیری ماشین، خوشه بندی میشوند. الگوریتم K-means، پیامها را مبتنی بر اندازهی پیام، اعتبار پیامها،و نوع پیامها، خوشه بندی میکنند. واحد کنترل ازدحام داده، مقادیر مناسب دامنهی انتقال و نرخ انتقال، اندازه ی پنجره ی رقابت، و فاصله بندی داوری درون فریمی برای هر خوشه را تعیین میکند. نهایتاً RSU ها در تقاطع ها، پارامترهای ارتباطی مشخص شده را به خودروهای متوقف شده در جلوی چراغ قرمز ارسال میکنند تا از تصادفات ارتباطی کاسته شود. نتایج شبیه سازی نشان میدهد که راهکار پیشنهادی بطور قابل ملاحظه موجب بهبود تأخیر، توان خروجی، و نسبت افت بسته در مقایسه با سایر راهکارهای کنترل ازدحام با استفاده از راهکار پیشنهادی برای کنترل ازدحام، میشود.