Date of Award

4-2014

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Electrical Engineering (MSEE)

Department

Electrical Engineering

First Advisor

Dr. Hend AI-Qamzi

Abstract

As the UAE is classified among the highest countries in road accidents; it’s an urgent necessity to derive proper and effective solutions. One of the well-known solutions is to move to the Intelligent Transportation Systems (ITS). ITS is achieved by the implementation of advanced technologies to help the roads to be smarter, safer and more coordinated. There are different studies and researches published in this area. This thesis is mainly conducted to achieve the same goal, which is increasing the safety on our roads.

The aim of this research is to build a new clustering protocol in the Hybrid Sensor Vehicular Networks (HSVN). HSVN is introduced as a new concept that integrates wireless sensor networks along with vehicular networks to increase the overall performance of both networks and the need of such new protocol in these networks is high. Although there are many published proposals, there is still a need to have a complete protocol that can reduce the shortcomings in the proposed solutions.

The main features in the proposed protocol are creating a balance system by dividing the clustering process overheads between the vehicles in the network and the Road Side Unit (RSU), so instead of relying only on the vehicles’ resources, the RSU shares the process’s overhead by collecting data, calculating weighting factors, and electing suitable cluster heads. Moreover, the proposed protocol reduces the computational and the communication costs by electing two cluster heads for each cluster; one acts as the main cluster head and the other as a standby cluster head. By this feature, if a cluster head moves outside the cluster region, there is no need to run the clustering process again to elect a new cluster head as a standby cluster head exists. Also, one of the main characteristics of the new protocol is minimizing the collision in the system, and consequently increasing the throughput by defining the upper bound of the number of members in each cluster.

The overall performance of the proposed protocol is very good and promises to solve many challenges in the existing protocols. In addition, the results show that this protocol outperforms one of the best existing mobility protocols in terms of the total number of clusters formed in the network, the number of single node clusters, and the saturation throughput of the clusters, the communication overheads and energy consumption reductions.

Arabic Abstract

صنفت دولة الإمارات العربية المتحدة ضمن أعلى الدول في عدد حوادث الطرق؛ لذلك هناك ضرورة ملحة لإيجاد الحلول المناسبة والفعالة لتقليل أعداد هذه الحوادث. أحد هذه الحلول هو الانتقال إلى أنظمة المواصلات الذكية . (ITS) والمقصود بها هو تنفيذ التقنيات المتطورة في الطرقات لتكون أكثر ذكاءً، أكثر أمناً وأكثر تنسيقاً. هناك عدد من الدراسات والبحوث المختلفة التي نُشرت في هذا المجال. وهذه الأطروحة هي أحد هذه البحوث التي تسعى بشكل رئيسي إلى تحقيق السلامة في طرقاتنا.

إن الهدف الأساسي من هذا البحث هو بناء بروتوكول جديد لتجميع المركبات في الشارع في شبكات السيارات والاستشعار اللاسلكي  .(HSVN) حيث أن هذه الشبكات عبارة عن مفهوم جديد من الشبكات التي تدمج شبكات الاستشعار اللاسلكية مع شبكات المركبات وذلك لزيادة كفاءة الشبكتين معاً. على الرغم من أن هناك العديد من المقترحات والحلول التي نشرت، لكن لا تزال هناك حاجة إلى وجود بروتوكول متكامل له القدرة في حل أو تقليل أوجه القصور الموجودة في الحلول السابقة.

من أهم صفات البروتوكول المقترح في هذه الأطروحة: أولاً، أن هذا البروتوكول له القدرة على خلق نظام متوازن بين المركبات الموجودة في الشبكة ووحدة الاتصال المثبتة على جانب الطريق  (RSU) وذلك من خلال تقسيم عملية التجميع بينهما. بالإضافة إلى ذلك، فإن هذا البروتوكول يقلل من الحسابات في عملية التقسيم والتصنيف وكذلك الاتصالات من خلال انتخاب اثنتين من المركبات في كل مجموعة إحداهما تمثل السيارة القائدة للمجموعة والأخرى كقائدة احتياطية في حال فقدت القائدة الرئيسية.

وعلاوة على ذلك، يهدف هذا البروتوكول الجديد للحد من عملية فقدان الرسائل المتبادلة بين المركبات والوحدة الجانبية (RSU) مما يؤدي إلى زيادة إنتاجية الشبكة، وهذا لا يمكن أن يحدث إلا بتحديد الحد الأعلى لعدد المركبات الممكن تواجدها في كل مجموعة.

أظهرت نتائج هذا البحث أن البروتوكول المطروح في هذه الرسالة تفوق على عدد من البروتوكولات الموجودة حالياً التي تعتمد على نظام التنقل  (mobility-based) من عدة أوجه؛ أولاً: العدد الإجمالي للمجموعات التي تشكلت في الشبكة. ثانياً: عدد المجموعات التي تتكون فقط من مركبة واحدة. وأخيراً: إنتاجية المجموعات في الشبكة.

Download

Included in

Engineering Commons

COinS