ارائه‌ی یک الگوریتم زمان‌بندی برای کاهش ترافیک شهری به‌صورت هوشمند برای ارتقای کیفیت سرویس (QoS) در شبکه‌های موردی بین خودرویی (VANET)

ایرج  رضایی; عباس کریمی; فرانه  زر افشان

نویسندگان

ایرج رضایی گروه کامپیوتر، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران Department of Computer Engineering, Ar.C., Islamic Azad University, Arak, Iran نویسنده https://orcid.org/0009-0004-8716-2471
عباس کریمی گروه کامپیوتر، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران Department of Computer Engineering, Ka.C., Islamic Azad University, Karaj, Iran نویسنده https://orcid.org/0000-0003-2963-4958
فرانه زر افشان گروه کامپیوتر، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، مرکزی، ایران- Department of Computer Engineering, Ka.C., Islamic Azad University, Karaj, Iran نویسنده

کلمات کلیدی:

شبکه‌های موردی بین‌خودرویی (VANET)، زمان‌بندی محتوامحور، کیفیت سرویس (QoS)، کنترل ازدحام، خوشه‌بندی پویا

چکیده

مدیریت ترافیک در شهرهای هوشمند، نیازمند تصمیم‌گیری سریع و تبادل بلادرنگ داده میان خودروها است. شبکه‌های موردی بین‌خودرویی (VANET) این بستر ارتباطی را فراهم می‌کنند، اما پویایی شدید توپولوژی، تراکم متغیر خودروها و محدودیت کانال بی‌سیم، تضمین کیفیت سرویس (QoS) را برای پیام‌های ناهمگن دشوار می‌سازد. این پژوهش، یک الگوریتم زمان‌بندی هوشمند و محتوامحور را به‌منظور کاهش ازدحام شبکه و پشتیبانی از کاهش ترافیک شهری ارائه می‌کند. در روش پیشنهادی، پیام‌ها بر اساس نوع کاربرد در صف‌های اولویت‌دار (اورژانسی، ویدیویی، صوتی و متفرقه) تفکیک شده و زمان‌بندی ارسال به‌صورت تطبیقی، با هدف کاهش تأخیر انتهابه‌انتها و افزایش نرخ تحویل بسته انجام می‌شود. برای بهبود هم‌زمان شاخص‌های QoS، تنظیم دوره‌ای پارامترهای لایه MAC و توان ارسال، به‌عنوان یک مسئله بهینه‌سازی چندهدفی لحاظ گردید. سپس با پیش‌بینی تحرک و تشکیل خوشه‌بندی محتوامحور، مسیریابی و ارسال داده در هر بازه زمانی بازپیکربندی شد. ارزیابی عملکرد در شبیه‌ساز شهری مبتنی بر استاندارد IEEE 802.11p، با سناریوهای تغییر تعداد خودروها، سرعت و برد رادیویی صورت پذیرفت. نتایج نشان داد روش پیشنهادی نسبت به مدل‌های مرجع، تأخیر انتهابه‌انتها را در شرایط پرتراکم کاهش داده و نرخ تحویل موفق را بهبود می‌بخشد. همچنین پیام‌های اورژانسی با تأخیر کمتر و پایداری بهتری منتقل می‌شوند که برای کاربردهای ایمنی حیاتی است. این صف‌بندی چندسطحی رقابت پیام‌های عادی را کاسته و منابع را به جریان‌های حساس تخصیص می‌دهد. درمجموع، ترکیب زمان‌بندی اولویت‌محور، بازسازی توپولوژی محتوامحور و تنظیم تطبیقی MAC، چارچوبی کارآمد برای ارتقای QoS و کاهش اثرات ازدحام ارائه می‌نماید.