Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi

Balta, Musa; özçelik, ibrahim

doi:10.17341/gazimmfd.460544

Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi

Musa BALTA, (Sakarya Üniversitesi, Bilgisayar ve Bilişim Bilimleri Fakültesi, Bilgisayar Mühendisliği Bölümü, Sakarya, Türkiye)

İbrahim ÖZÇELİK (Sakarya Üniversitesi, Bilgisayar ve Bilişim Bilimleri Fakültesi, Bilgisayar Mühendisliği Bölümü, Sakarya, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

5 2

Yıl: 2019 Cilt: 34 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1451 - 1468 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.460544 İndeks Tarihi: 04-01-2021

Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi

Öz:

Akıllı şehirlerin en büyük sorunu araç trafiği ve bunun iyi bir şekilde yönetilememesidir. Bu nedenle hemakademik hem de ticari çevrelerde kavşak/trafik yönetim sistemleri üzerine birçok çalışmalar yapılmaktadır.Son yıllarda yapılan bu çalışmalarda araçların birbirleri arasında veya saha kenarındaki cihazlar ilehaberleşmelerini sağlayan VANET (Araçsal Ağlar-Vehicular ad hoc networks) mimarisinin çok sıkkullanıldığı görülmektedir. Diğer taraftan günümüz ağlarında karşılaşılan performans, programlanabilirlik,ölçeklenebilirlik vb. sorunlara çözüm getiren yeni bir ağ mimarisi olan SDN (Yazılım tanımlı ağlar-Softwaredefined networks) üzerine de birçok çalışma yapılmaktadır. Tüm bunlara bağlı olarak bu çalışmada, hemgünümüz kavşak yönetim sistem modüllerini daha adaptif bir şekilde kullanabilmek hem de gelecekteeklenecek trafik tabanlı hizmetleri iletişim altyapısı değiştirilmeden istenilen servis kalitesinde sunabilmekiçin SDN ve VANET ağ paradigmalarının kavşak yönetim sistemlerinde nasıl birlikte kullanılacağı ile alakalıbir mimari önerisi sunulmuştur. Ayrıca önerilen mimarinin, sinyalizasyon uygulamalarındaki işlevselliğinigöstermek için SDN kontrolörün modüler yapısıyla entegre çalışan bir karınca koloni algoritmasıgeliştirilmiştir. Literatürdeki sinyalizasyon teknikleri ile yapılan karşılaştırmalar neticesinde elde edilensonuçlar önerilen algoritmanın ortalama gecikme ve kuyruklanma gibi performans kriterlerinde gelenekselsistemlere göre %15-22 arasında, hesaplamalı tekniklere göre ise %7-12 arasında iyileştirme göstermiştir.Ayrıca önerilen sistem işlem süresi ve uçtan-uca performans kriterlerine göre de kıyaslanmış sonuçlarpaylaşılmıştır..

Anahtar Kelime:

A proposal of SDN based VANET architecture for urban intersection management systems

Öz:

One of the main challenges for developed cities is vehicle traffic management. There are many studies about urban intersection managements both in literature and in practice. In recent years, VANET (Vehicular ad hoc networks) has been preferred in these studies, which enables vehicles to easily communicate with each other or with RSUs. On the other hand, there are many studies on a new network paradigm called SDN (software defined networks) that solves problems such as performance, programmability, scalability etc. difficulties in today’s networks. Depending this, in this study, we will present an architectural proposal about how to use SDN and VANET paradigms together in intersection management systems in order to use both existing and future intersection management system modules more adaptively and in desired service quality. In addition, to show the functionality of the proposed architecture for signaling system, we propose an ant colony algorithm based SDN controller’s modules. The results obtained from ant colony algorithm based SDN modules were compared with other signaling techniques in literature on a isolated intersection. It shows that the proposed algorithm and architecture provide an improvement about % 15-22 according to existing systems and %7-12 according to computational techniques in average delay and queueing.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Zhang J., Wang F., Wang K., Lin W., Xu X., Chen C., Data-driven intelligent transportation systems: A survey, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 1624-1639, 2011.
2. Chen B., Cheng H., A Review of the applications of agent technology in traffic and transportation systems, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 485-497, 2010.
3. Djahel S., Doolan R, Muntean G., Murphy J., A communications-oriented perspective on traffic management systems for smart cities: challenges and innovative approaches, IEEE Communications Surveys & Tutorials, 125-151, 2014.
4. A. Ferreira J., Fonseca J., Introduction to intelligent transportation systems, Studies in Systems, Decision And Control, 52, 1-17, 2016.
5. Qu F., Wang F., Yang L., Intelligent transportation spaces: vehicles, traffic, communications, and beyond, IEEE Communications Mag., 2010.
6. Dimitrakopoulos G., Demestichas P., Intelligent transportation systems, IEEE Vehicular Technology Magazine, 77-84, 2010.
7. Qureshi K., Abdullah A., A survey on intelligent transportation systems, Middle-East Journal of Scientific Research 15, 629-642, 2013.
8. Küçükmanisa A., Urhan O., Gömülü bir platform üzerinde gerçek zamanlı şeritten ayrılma uyarı sistemi, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32, 2017.
9. Barba C., Mateos M., Soto P., Mezher A., Smart city for VANETs using warning messages, traffic statistics and intelligent traffic lights , IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV), 902-907, 2012.
10. Bai X., Ye X., Jiang H., Jun Li, A novel traffic information system for VANET based on location service, 16th ICON IEEE Networks, 2008.
11. Barrachina J., Sanguesa J., Fogue M., Garrido P., MartinezF., Cano J., Calafate C., Manzoni P., V2X-d: A vehicular-density estimation system that combines V2V and V2I communications, Wireless Days (WD), IFIP, 1- 6, 2013.
12. Ku I., Lu Y., Gerla M., Ongaro F., Towards softwaredefined Vanet: architecture and services, Ad Hoc Networking Workshop (MED-HOC-NET), 103-110, 2014.
13. Truong N., Lee G., Ghamri-Doudane Y., Software defined networking-based vehicular Adhoc network with Fog computing, Integrated Network Management (IM),IFIP/IEEE, 1202 - 1207, 2015.
14. Chun Liu Y., Chen C., Chakraborty S., A software defined network architecture for geobroadcast in VANETs, Communications (ICC), IEEE, 6559 – 6565, 2015.
15. Nietoa J., Albaa E., Oliverab A., Swarm intelligence for traffic light scheduling: Application to real urban areas, Engineering Applications of Artifical İntelligence, 25, 274-283, 2012.
16. Hea J., Houb Z., Ant colony algorithm for traffic signal timing optimization, Advances in Engineering Software, 43, 14-18, 2012.
17. Kammouna H., Kallela I., Casillasb J., Abrahamc A., Alimia A., Adapt-traf: An adaptive multiagent road traffic management system based on ant-hierarchical fuzzy model, Trasnportation Research Part C:Emerging Technologies, 42,147-167, 2014.
18. D. Mariagrazia, F. Maria Pia, Meloni Carlo. A signal timing plan formulation for urban traffic control. Control Eng Pract, 14, 1297–311, 2006.
19. SDN defitinions, https://www.opennetworking.org/sdnresources/ sdn-definition. Yayın tarihi Temmuz 7, 2011. Erişim tarihi Kasım 11, 2015.
20. P. Hunt, and D. Robertson, The SCOOT on-line traffic signal optimization technique, Traffic Engineering and Control, 1982.
21. P. Lowrie, The Sydney coordinated adaptive control systems –principles, methodology, algorithms, IEEE conf. publication, 207, 1982.
22. Renfew D., Yu Hua X., Traffic signal optimization using ant colony algorithm, IEEE World Congress on Computational Intelligence, 2012.
23. D’Acierno L., Gallo M., Montella B., An Ant colony optimisation algorithm for solving the asymmetric traffic assignment problem, European Journal of Operational Research, 217 (2), 459-469, 2012.
24. Zadeh L.A., Fuzzy Sets, Information and Control, 8, 338-353, 1965.
25. Nieto J., Olivera A., Alba E., Optimal cycle program of traffic lights with particle swarm optimization, IEEE Transaction on Evolutionary Computation, 2013.
26. Gökçe M.A, Öner E., Işık G., Traffic signal optimization with particle swarm optimization for signalized roundabouts, Sagejournal, 2015.
27. Dorigo M., and Stutzle T., Ant colony optimization, The MIT Press, 2004.

APA	Balta M, özçelik i (2019). Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi. , 1451 - 1468. 10.17341/gazimmfd.460544
Chicago	Balta Musa,özçelik ibrahim Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi. (2019): 1451 - 1468. 10.17341/gazimmfd.460544
MLA	Balta Musa,özçelik ibrahim Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi. , 2019, ss.1451 - 1468. 10.17341/gazimmfd.460544
AMA	Balta M,özçelik i Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi. . 2019; 1451 - 1468. 10.17341/gazimmfd.460544
Vancouver	Balta M,özçelik i Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi. . 2019; 1451 - 1468. 10.17341/gazimmfd.460544
IEEE	Balta M,özçelik i "Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi." , ss.1451 - 1468, 2019. 10.17341/gazimmfd.460544
ISNAD	Balta, Musa - özçelik, ibrahim. "Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi". (2019), 1451-1468. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460544

APA	Balta M, özçelik i (2019). Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(3), 1451 - 1468. 10.17341/gazimmfd.460544
Chicago	Balta Musa,özçelik ibrahim Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34, no.3 (2019): 1451 - 1468. 10.17341/gazimmfd.460544
MLA	Balta Musa,özçelik ibrahim Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.34, no.3, 2019, ss.1451 - 1468. 10.17341/gazimmfd.460544
AMA	Balta M,özçelik i Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(3): 1451 - 1468. 10.17341/gazimmfd.460544
Vancouver	Balta M,özçelik i Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(3): 1451 - 1468. 10.17341/gazimmfd.460544
IEEE	Balta M,özçelik i "Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34, ss.1451 - 1468, 2019. 10.17341/gazimmfd.460544
ISNAD	Balta, Musa - özçelik, ibrahim. "Şehir içi kavşak yönetim sistemleri için SDN temelli bir VANET mimari önerisi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34/3 (2019), 1451-1468. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460544