Báo cáo dữ liệu hiệu quả trong các hệ thống giao thông thông minh

Networks and Spatial Economics - Tập 16 - Trang 623-642 - 2015
Mohammad Hossein Anisi1, Abdul Hanan Abdullah2
1Department of Computer System and Technology, Faculty of Computer Science and Information Technology, University of Malaya, Kuala Lumpur, Malaysia
2Faculty of Computing, Universiti Teknologi Malaysia, Skudai, Malaysia

Tóm tắt

Gần đây, các hệ thống giao thông thông minh (ITS) đã xuất hiện. Những hệ thống này có thể cải thiện các hệ thống giao thông truyền thống và cung cấp thông tin giao thông cho những người tham gia giao thông. Trong lĩnh vực giao thông, mạng cảm biến không dây (WSN) có thể thay thế các cảm biến có dây hiện tại và các hệ thống giám sát giao thông tốn kém để giảm thiểu thời gian và chi phí lắp đặt những hệ thống này. Tuy nhiên, việc cung cấp thông tin giao thông chính xác và kịp thời là một thách thức lớn, đặc biệt khi xem xét các ràng buộc về năng lượng của các nút cảm biến. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một kiến trúc hai tầng bao gồm một mạng lưới các đối tượng di động (xe cộ) ở tầng trên và một WSN phân cấp ở tầng dưới. Sử dụng phương pháp này, một phần tải trên các nút cảm biến tĩnh công suất thấp có thể được chuyển giao cho các đối tượng di động, chẳng hạn như các thiết bị di động mạnh mẽ. Hơn nữa, để cung cấp thông tin giao thông chính xác và kịp thời, một hàm chi phí liên kết nhận thức QoS đã được đề xuất và sử dụng cho việc truyền dữ liệu giữa các nút cảm biến tĩnh. Thêm vào đó, do tính di động của các đối tượng và khả năng mất gói tin trong tầng đối tượng di động, một cơ chế chuyển tiếp dữ liệu đáng tin cậy đã được đề xuất cho tầng này. Trong cơ chế này, các gói dữ liệu được chuyển tiếp đến các hàng xóm, điều này làm tăng khả năng các gói tin được nhận. Kết quả đánh giá hiệu suất chỉ ra hiệu quả của kiến trúc và cơ chế báo cáo dữ liệu được đề xuất để sử dụng trong các ứng dụng ITS.

Từ khóa

#Hệ thống giao thông thông minh #mạng cảm biến không dây #kiến trúc hai tầng #truyền dữ liệu #cơ chế chuyển tiếp dữ liệu

Tài liệu tham khảo

Akyildiz IF, Kasimoglu IH (2004) Wireless sensor and actor networks: research challenges. Ad Hoc Netw 2(4):351–367 Anisi MH, Abdullah AH, Razak SA, Ngadi MA (2012) Overview of data routing approaches for wireless sensor networks. Sensors 12(4):3964–3996 Anisi MH, Abdullah AH, Razak SA (2013) Energy-efficient and reliable data delivery in wireless sensor networks. Wirel Netw 19(4):495–505 Bettstetter C, Resta G, Santi P (2003) The node distribution of the random waypoint mobility model for wireless ad hoc networks. Mobile Comput IEEE Trans 2(3):257–269 Bhattacharyya D, Kim TH, Pal SA (2010) A comparative study of wireless sensor networks and their routing protocols. Sensors 10:10506–10523 Camp T, Boleng J, Davies V (2002) A survey of mobility models for ad hoc network research. Wirel Commun Mob Comput 2(5):483–502 Chang BR, Tsai HF, Young CP (2010) Intelligent data fusion system for predicting vehicle collision warning using vision/GPS sensing. Expert Syst Appl 37(3):2439–2450 Chen D, Varshney PK (2006) On demand geographic forwarding for data delivery in wireless sensor networks. Comput Commun 30(14–15):2954–2967 Chen S, Chen F, Liu J, Wu J, Bienkiewicz B (2010) Mobile mapping technology of wind velocity data along highway for traffic safety evaluation. Trans Res C Emerg Technol 18(4):507–518 Chen YB, Lam WHK, Sumalee A, Li Q, Shao H, Fang Z (2013) Finding reliable shortest paths in road networks under uncertainty. Netw Spat Econ 13(2):123–148 Choe HJ, Ghosh P, Das SK (2010) QoS-aware data reporting control in cluster-based wireless sensor networks. Comput Commun 33:1244–1254 Coleri S, Cheung SY, Varaiya P (2004) Sensor networks for monitoring traffic. In: Proc. of Allerton Conf Cordeiro CDM, Agrawal D (2006) Ad-hoc & sensor networks: theory and application. World scientific Publisher, USA Crainic TG, Gendreau M, Potvin J-Y (2009) Intelligent freight-transportation systems: assessment and the contribution of operations research. Trans Res C Emerg Technol 17(6):541–557 Faouzi N-EE, Leung H, Kurian A (2011) Data fusion in intelligent transportation systems: progress and challenges – A survey. Inf Fusion 12(1):4–10 Güner AR, Murat A, Chinnam RB (2012) Dynamic routing under recurrent and non-recurrent congestion using real-time ITS information. Comput Oper Res 39(2):358–373 Heinzelman WB, Chandrakasan AP, Balakrishnan H (2000) Energy efficient communication protocol for wireless microsensor networks. In: Proceedings of the 33rd Hawaaian Interantional Conference on System Science, Hawaii Hickman JS, Hanowski RJ (2011) Use of a video monitoring approach to reduce at-risk driving behaviors in commercial vehicle operations. Transport Res F: Traffic Psychol Behav 14(3):189–198 Huang JH, Wang LC, Chang CJ (2008) QoS provisioning in a scalable wireless mesh network for intelligent transportation systems. IEEE Trans Veh Technol 57(5):3121–3135 Jin W-L (2014) Advances in dynamic traffic assgmnt: TAC. Netw Spat Econ. doi:10.1007/s11067-014-9250-x Karpinski M, Senart A, Cahill V (2006) Sensor networks for smart roads. In: Proc. of IEEE PerCom Workshops, Pisa, Italy Kottapalli V, Kiremidjian A, Lynch J, Carryer E, Kenny T, Law K, Lei Y (2003) Two-tiered wireless sensor network architecture for structural health monitoring, in: The 10th Annual International Symposium on Smart Structures and Materials, San Diego, USA, March 2003 Laborczi P, Mezny B, Török A, Ruzsa Z (2010) Query-based information gathering in intelligent transportation systems. Electron Notes Discrete Math 36:1201–1208 Lee S, Ghosh DYA (2008) Intelligent parking lot application using wireless sensor networks. In: Proc. of CTS, Irvine, CA, USA Lee S, Younis M (2010) Recovery from multiple simultaneous failures in wireless sensor networks using minimum Steiner tree. J Parallel Distrib Comput 70(5):525–536 Lee J, Chung W, Kim E (2013) A new kernelized approach to wireless sensor network localization. Inf Sci 243:20–38 Li LI, Liu YA, Tang BH (2007) SNMS: an intelligent transportation system network architecture based on WSN and P2P network. J China Univ Posts Telecommun 14(1):65–70 Lin X, Tampere CMJ, Immers B (2014) The cost of environmental constraints in traffic networks: assessing the loss of optimality. Netw Spat Econ. doi:10.1007/s11067-014-9228-8 Madden S, Franklin MJ, Hellerstein JM, Hong W (2002) TAG: a tiny aggregation service for ad-hoc sensor networks. In: ACM SIGOPS Operating Systems Review, Boston, MA, USA, Dec 2002 Miranda-Moreno LF, Fu L (2006) A comparative study of alternative model structures and criteria for ranking locations for safety improvements. Netw Spat Econ 6(2):97–110 Misra S, Thomasinous PD (2010) A simple, least-time, and energy-efficient routing protocol with one-level data aggregation for wireless sensor networks. J Syst Softw 83(5):852–860 Misra S, Tiwari V, Obaidat MS (2009) LACAS: learning automata-based congestion avoidance scheme for healthcare wireless sensor networks. IEEE J Sel Areas Commun 27(4):789–817 Munaka T, Yamamoto T, Watanabe T (2005) A reliable advanced-join system for data multicasting in ITS networks. IEEE Trans Intell Transp Syst 6(4):424–438 Qin X, Khan AM (2012) Control strategies of traffic signal timing transition for emergency vehicle pre-emption. Trans Res C Emerg Technol 25:1–17 Rupi F, Bernardi S, Rossi G, Danesi A (2014) The evaluation of road network vulnerability in mountainous areas: a case study. Netw Spat Econ. doi:10.1007/s11067-014-9260-8 Simroth A, Zahle H (2011) Travel time prediction using floating car data applied to logistics planning. IEEE Trans Intell Transp Syst 12(1):243–253 Sobeih A, Hou J, Kung L-C, Li N, Zhang H, Chen W-P, Tyan H-Y, Lim H (2006) J-Sim: a simulation and emulation environment for wireless sensor networks. IEEE Wirel Commun 13(4):104–119 Soro S, Heinzelman WB (2005) Prolonging the lifetime of wireless sensor networks via unequal clustering. In: Proceedings of the 19th IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium (IPDPS’05), 260–264, Denver, Colorado Stojmenovic I, Lin X (2001) Loop-free hybrid single-path/flooding routing algorithms with guaranteed delivery for wireless networks. IEEE Trans Parallel Distrib Syst 12(10):1023–1032 Tacconi D, Miorandi D, Carreras L, Chiti F, Fantacci R (2010) Using wireless sensor networks to support intelligent transportation systems. Ad Hoc Netw 8(5):462–473 Tang V, Yuan Z, Jiannong C (2006) An intelligent car park management system based on wireless sensor networks. In: Proc. of ISWPC, Phuket, Thailand Tonguz O, Wisitpongphan N, Bai F, Mudalige P, Sadekar V (2007) Broadcasting in VANET. In: Proceedings of 2007 mobile networking for vehicular environments 7–12, Anchorage, Alaska Xiangning F, Yulin S (2007) Improvement on LEACH protocol of wireless sensor network. In: Proceedings of international conference on sensor technologies and applications (SENSORCOMM 2007), 260–264, Valencia, Spain Xie F, Levinson D (2009) Modeling the growth of transportation networks: a comprehensive review. Netw Spat Econ 9(3):291–307 Yick J, Mukherjee B, Ghosal D (2008) Wireless sensor network survey. Comput Netw 52(12):2292–2330 Zhang J, Wang FY, Wang K, Lin WH, Xu X, Chen C (2011) Data-driven intelligent transportation systems: a survey. IEEE Trans Intell Transp Syst 12(4):1624–1639 Zhao F, Guibas L (2004) Wireless sensor networks: an information processing approach. Elsevier/Morgan-Kaufmann, Boston Zografos KG, Androutsopoulos KN, Spitadakis V (2009) Design and assessment of an online passenger information system for integrated multimodal trip planning. IEEE Trans Intell Transp Syst 10(2):311–323