Abstract
A vehicular ad hoc network (VANET) is a subclass of mobile ad hoc networks, considered as one of the most important approach of intelligent transportation systems (ITS). It allows inter-vehicle communication in which their movement is restricted by a VANET mobility model and supported by some roadside base stations as fixed infrastructures. Multicasting provides different traffic information to a limited number of vehicle drivers by a parallel transmission. However, it represents a very important challenge in the application of vehicular ad hoc networks especially, in the case of the network scalability. In the applications of this sensitive field, it is very essential to transmit correct data anywhere and at any time. Consequently, the VANET routing protocols should be adapted appropriately and meet effectively the quality of service (QoS) requirements in an optimized multicast routing. In this paper, we propose a novel bee colony optimization algorithm called bees life algorithm (BLA) applied to solve the quality of service multicast routing problem (QoS-MRP) for vehicular ad hoc networks as NP-Complete problem with multiple constraints. It is considered as swarm-based algorithm which imitates closely the life of the colony. It follows the two important behaviors in the nature of bees which are the reproduction and the food foraging. BLA is applied to solve QoS-MRP with four objectives which are cost, delay, jitter, and bandwidth. It is also submitted to three constraints which are maximum allowed delay, maximum allowed jitter and minimum requested bandwidth. In order to evaluate the performance and the effectiveness of this realized proposal using C++ and integrated at the routing protocol level, a simulation study has been performed using the network simulator (NS2) based on a mobility model of VANET. The comparisons of the experimental results show that the proposed algorithm outperformed in an efficient way genetic algorithm (GA), bees algorithm (BA) and marriage in honey bees optimization (MBO) algorithm as state-of-the-art conventional metaheuristics applied to QoS-MRP problem with the same simulation parameters
چکیده
یک شبکه های اد هاک وسایل نقلیه (VANET) زیرمجموعه ای از شبکه های تک کاره ی متحرک است، که به عنوان یکی از مهمترین روش های سیستم حمل و نقل هوسمند (ITS) بررسی میشود. آن باعث ارتباط داخلی وسیله ی نقلیه می شود که در این ارتباط حرکت آنها با استفاده از مدل حرکتی VANET محدود می شود و توسط برخی از ایستگاه های کنار جاده ای که به عنوان زیرساخت های ثابت هستند پشتیبانی می شود. ارتباط یک به چند اطلاعات ترافیکی مختلفی را با استفاده از انتقال موازی برای تعداد محدودی از راننده گان وسایل نقلیه ارائه می دهد. به هرحال، آن یکی از چالش های خیلی مهم را در زمینه ی مقیاس پذیری شبکه ارائه می کند که ویژه ی کاربرد شبکه های تک کاره ی حمل و نقل است. در کاربردهای این زمینه ی حساس، انتقال داده های صحیح در هر زمان و هر مکانی خیلی مهم است. در نتیجه، پروتکل های مسیریابی VANET باید به طور مناسبی تطبیق داده شوند و نیازمندی های کیفیت سرویس (QoS) را در مسیریابی یک به چند بهینه شده برطرف کنند. در این مقاله، ما یک الگوریتم بهینه سازی کلنی زنبور ارائه می دهیم که الگوریتم زندگی زنبور (BLA) نامیده می شود و برای حل کیفیت سرویس مسئله ی مسیریابی سرویس یک به چند (QoS-MRP) برای شبکه های تک کاره ی حمل و نقل به صورت یک مسئلهی NP-کامل با چندین محدودیت به کار می رود. آن به عنوان یک الگوریتم بر مبنای گروه زنبورداران (ازدحام) بررسی می شود که زندگی کلنی را خیلی محدود می کند. آن از دو رفتار خیلی مهم در طبیعت زنبورها پیروی می کند که تکثیر و جستجوی غذا هستند. BLA برای حل QoS-MRP با چهار هدف به کار می رود که عبارتند از هزینه، تاخیر، حرکت نامنظم و پهنای باند. همچنین آن دارای سه محدودیت است که عبارتند از حداکثر تاخیر مجاز، حداکثر حرکت انتقالی مجاز و حداقل پهنای باند مورد نیاز هستند. برای ارزیابی کارائی و تاثیر این روش ارائه شده با استفاده از C++ و یکپارچه شده در سطح پروتکل مسیریابی، یک مطالعه ی شبیه سازی با استفاده از شبیه سازی شبکه (NS2) و بر مبنای مدل حرکتی VANET انجام شده است. مقایسه ی نتایج آزمایشات نشان می دهد که الگوریتم ارائه شده الگوریتم ژنتیک (GA)، الگوریتم زنبورها (BA) و الگوریتم بهینه سازی اتحاد در زنبورهای عسل (MBO) را به صورت کارائی اجرا می کند، همچنین با استفاده از پارامتر های شبیه سازی مشابهی روش های غیرمستدل متداول هم برای مسئله ی QoS-MRP به کار رفته است.