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

Abstract

مدیریت ترافیک شهری در شهرهای هوشمند مستلزم تصمیم‌گیری سریع و قابل‌اعتماد بر پایه تبادل بلادرنگ داده میان وسایل نقلیه است. شبکه‌های موردی بین‌خودرویی (VANET) این بستر را فراهم می‌کنند، اما پویایی شدید توپولوژی، تراکم متغیر خودروها و محدودیت کانال بی‌سیم، تضمین کیفیت سرویس (QoS) برای پیام‌های ناهمگن را دشوار می‌سازد. این پژوهش یک الگوریتم زمان‌بندی هوشمند و محتوامحور را برای کاهش ازدحام شبکه و پشتیبانی از کاهش تراکم ترافیک شهری ارائه می‌کند. درروش پیشنهادی، پیام‌ها بر اساس نوع کاربرد در صف‌های اولویت (اورژانسی، ویدئویی، صوتی و متفرقه) تفکیک می‌شوند و زمان‌بندی ارسال به‌صورت تطبیقی باهدف کاهش تأخیر انتهابه‌انتها و افزایش نرخ تحویل بسته انجام می‌گیرد. به‌منظور بهبود هم‌زمان شاخص‌های QoS، تنظیم دوره‌ای پارامترهای لایه MAC و توان ارسال به‌عنوان یک مسئله بهینه‌سازی چندهدفه در نظر گرفته‌شده و سپس با پیش‌بینی تحرک و تشکیل توپولوژی/خوشه‌بندی مبتنی بر محتوا، مسیریابی و ارسال داده‌ها در هر بازه زمانی بازپیکربندی می‌شود. ارزیابی عملکرد در محیط شبیه‌سازی شهری مبتنی بر IEEE 802.11p و سناریوهای متفاوت شامل تغییر تعداد خودروها، تغییر سرعت و تغییر برد رادیویی انجام شد. نتایج نشان داد روش پیشنهادی در مقایسه با روش‌های مرجع، تأخیر انتهابه‌انتها را در شرایط پرتراکم کاهش داده و نرخ تحویل موفق بسته را بهبود می‌دهد. همچنین تحلیل تفکیکی اولویت‌ها نشان داد پیام‌های اورژانسی با تأخیر کمتر و پایداری بالاتر منتقل می‌شوند که برای کاربردهای ایمنی و کنترل ترافیک حیاتی است. نتایج نشان داد سازوکار صف‌بندی چندسطحی، از رقابت پیام‌های کم‌اهمیت کاسته و امکان تخصیص منابع کانال به جریان‌های حساس به زمان را با کارایی فراهم می‌کند. درمجموع، ترکیب زمان‌بندی اولویت‌محور، بازسازی توپولوژی محتوامحور و تنظیم تطبیقی MAC، چارچوبی کارآمد برای ارتقای QoS و کاهش اثرات ازدحام در شبکه‌های بین‌خودرویی شهری ارائه می‌دهد.