Delay-bounded data gathering in urban vehicular sensor networks

ABSTRACT

Vehicular sensor networks are an emerging network paradigm, suitable for various applications in vehicular environment making use of vehicles’ sensors as data sources and Inter-Vehicle Communication systems for the transmissions. We present a solution, based on vehicular sensor networks, for gathering data from a certain geographic area while satisfying with a specific delay bound. The method leverages the time interval during which the query is active in order to make the gathering process efficient, properly alternating data muling and multi-hop forwarding strategies like in delay-bounded routing protocols. Simulations show that our proposed solution succeeds in performing efficient data gathering outperforming other solutions.

INTRODUCTION

Vehicular data communication has gained a lot for momentum within the automotive industry and the research community. In a few years from now, cars will be capable of communicating both with other cars and through roadside access points. Vehicular communications will provide additional safety and useful on- board services for drivers and passengers. Technologies and standards facilitating this revolution will be soon a real commodity: at the time of writing, the IEEE 802.11p radio technology, specifically designed vehicular communications, has been recently approved . Inter-Vehicle Communication (IVC) systems rely on direct communication between vehicles, forming Vehicular Ad-Hoc Networks (VANETs), to satisfy the communication needs of a large class of applications including road and vehicle safety , traffic coordination, infotainment , information gathering and dissemination , etc. Some applications need to handle data obtained by sensors which are mounted on vehicles’ on-board computers and on roadside infrastructures. In this case resulting networks are called Vehicular Sensor Networks (VSNs). Unlike traditional sensor networks, VSNs do not have strong energy, storage and processing constraints; VSNs have an extreme mobility and they work in a scenario where the topology may often get partitioned. For these reasons traditional sensor network approaches, like Direct Diffusion , are unfeasible for vehicular applications. In this work we focus on data gathering based on VSNs in an urban scenario. These applications can be used in order to obtain different information. For example, municipalities or other entities can be interested in gathering data about traffic conditions, air pollution, environmental noise. Information is obtained by the vehicles that have proper sensors and communication antennas on board; they can be public transportation vehicles, cabs, police cars, private cars, etc.

چکیده

شبکه های حسگر وسایل نقلیه یک پارادایم شبکه در حال ظهور است، مناسب برای کاربردهای مختلف در محیط وسیله نقلیه با استفاده از سنسورهای وسایل نقلیه به عنوان منابع داده ها و سیستم های ارتباطی بین خودرو برای انتقال. ما یک راه حل مبتنی بر شبکه های حسگر وسیله نقلیه برای جمع آوری داده ها از یک منطقه جغرافیایی خاص ارائه می دهیم و با رعایت یک محدودیت زمانی مشخصی روبرو هستیم. این روش، بازه زمانی زمانی که پرس و جو فعال است، به منظور ایجاد کارآیی جمع آوری، به درستی متناوب کردن داده ها و استراتژی های حمل و نقل چند منظوره مانند پروتکل های مسیریابی محدود با تاخیر، قابل استفاده است. شبیه سازی نشان می دهد که راه حل پیشنهاد شده ما در انجام جمع آوری داده های کارآمد تر از راه حل های دیگر موفق است.

مقدمه

ارتباطات داده های وسیله نقلیه در صنعت خودرو و جامعه تحقیقاتی بسیار زیاد است. در چند سال آینده، اتومبیل ها قادر به برقراری ارتباط با اتومبیل های دیگر و از طریق نقاط دسترسی به جاده ها خواهند بود. ارتباطات وسایل نقلیه خدمات ایمنی اضافی و مفید برای رانندگان و مسافران فراهم خواهد کرد. فن آوری ها و استانداردهای تسهیل کننده این انقلاب به زودی یک کالا واقعی خواهد بود: در زمان نوشتن، فناوری رادیویی IEEE 802.11p، به طور خاص ارتباطات وسایل نقلیه طراحی شده، اخیرا تایید شده است. سیستم های ارتباطی بین خودرو (IVC) بر ارتباط مستقیمی بین وسایل نقلیه، ایجاد شبکه های Ad Hoc شبکه (VANET)، برای برآورده ساختن نیازهای ارتباطی کلاس های بزرگی از جمله ایمنی جاده ها و وسایل نقلیه، هماهنگی ترافیک، سرگرمی، جمع آوری اطلاعات و انتشار، و غیره برخی از برنامه های کاربردی نیاز به رسیدگی به داده های به دست آمده توسط سنسور که بر روی کامپیوتر های بر روی وسایل نقلیه و در زیرساخت های جاده نصب شده است. در این مورد شبکه های به دست آمده به نام شبکه های سنسورهای نقلی (VSNs) نامیده می شوند. برخلاف شبکه های حسگر سنتی، VSN ها محدودیت های انرژی، ذخیره سازی و پردازش ندارند. VSN ها تحرک بسیار زیادی دارند و در یک سناریو کار می کنند که در آن توپولوژی اغلب تقسیم بندی می شود. به همین علت شبکه های حسگر سنتی، مانند Distribution Direct، برای کاربردهای وسیله نقلیه غیر قابل قبول هستند. در این کار ما تمرکز بر جمع آوری داده ها بر اساس VSN ها در یک سناریو شهری است. این برنامه ها می توانند برای به دست آوردن اطلاعات مختلف مورد استفاده قرار گیرند. به عنوان مثال، شهرداری ها و یا سایر نهادها می توانند در جمع آوری اطلاعات در مورد شرایط ترافیک، آلودگی هوا، سر و صدای محیط زیست علاقه مند باشند. اطلاعات توسط وسایل نقلیه دارای سنسورهای مناسب و آنتن های ارتباطی در هیئت مدیره به دست آمده است. آنها می توانند وسایل حمل و نقل عمومی، کابین ها، ماشین های پلیس، ماشین های شخصی و غیره باشند.

Year: 2011

Publisher : ELSEVIER

By : Claudio E. Palazzi , Fabio Pezzoni , Pedro M. Ruiz