Date of Award

4-2017

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Electrical Engineering (MSEE)

Department

Electrical Engineering

First Advisor

Dr. Atef Amin Abdrabou

Second Advisor

Dr. Qurban Ali Memon

Third Advisor

Dr. Alagan Anpalagan

Abstract

A city can be transformed into a smart city if there is a resource-rich and reliable communication infrastructure available. A smart city in effect improves the quality of life of citizens by providing the means to convert the existing solutions to smart ones. Thus, there is a need for finding a suitable network structure that is capable of providing sufficient capacity and satisfactory quality-of-service in terms of latency and reliability. In this thesis, we propose a wireless network structure for smart cities. Our proposed network provides two wireless interfaces for each smart city node. One is supposed to connect to a public WiFi network, while the other is connected to a cellular network (such as LTE). Indeed, Multi-homing helps different applications to use the two interfaces simultaneously as well as providing the necessary redundancy in case the connection of one interface is lost. The performance of our proposed network structure is investigated using comprehensive ns-2 computer simulations. In this study, high data rate real-time and low data rate non-real-time applications are considered. The effect of a wide range of network parameters is tested such as the WiFi transmission rate, LTE transmission rate, the number of real-time and non-real-time nodes, application traffic rate, and different wireless propagation models. We focus on critical quality-of-service (QoS) parameters such as packet delivery delay and packet loss. We also measured the energy consumed in packet transmission. Compared with a single-interface WiFi-based or an LTE-based network, our simulation results show the superiority of the proposed network structure in satisfying QoS with lower latency and lower packet loss. We found also that the proposed multihoming structure enables the smart city sensors and other applications to realize a greener communication by consuming a lesser amount of transmission power rather than single interface-based networks.

Comments

يمكن تحويل المدينة إلى مدينة ذكية إذا كان هناك بنية تحتية للاتصالات موثوقة و غنية بالموارد اللازمة بها المتاحة. المدينة الذكية تحسن جودة و طبيعة حياة السكان من خلال توفير وسائل لتحويل الخدمات القائمة إلى الخدمات الذكية. وبالتالي، هناك حاجة إلى إيجاد بنية شبكة مناسبة قادرة على توفير قدرة استيعابية كافية وجودة مرضية من الخدمة من ناحيتي سرعة الاستجابة والموثوقية. في هذه الرسالة، نقترح بنية شبكة لاسلكية للمدن الذكية. توفر شبكتنا المقترحة واجهات لاسلكية لكل عقدة داخل المدينة الذكية. يمكن ذلك عن طريق الاتصال بشبكة واي فاي العامة أو الاتصال بالشبكة الخلوية )مثال (LTE . في الواقع، تساعد الشبكة المقترحة في استخدام تطبيقات الطريقتين )الواجهتين( في وقت واحد، فضلا عن توفير التكرار اللازم في حالة فقدان الاتصال بواجهة واحدة. ويتم التحقيق تلك الخدمة عن طرق بناء هيكل الشبكة المقترحة باستخدام محاكاة حاسوبية (ns- 2) شاملة .في هذه الدراسة، يتم النظر في معدل البيانات العالية في الوقت الحقيقي معدل البيانات المنخفضة في الوقت الغير الحقيقي. يتم اختبار تأثير مجموعة واسعة من مدخلات الشبكة مثل معدل انتقال الواي فاي، ومعدل انتقال ال LTE , وعدد عقد كل من الوقت الحقيقي و الوقت الغير الحقيقي، ومعدل حركة التطبيق، ونماذج انتشار لاسلكية مختلفة. ونركز في هذا البجث على مدخلات نوعية الخدمة الهامة مثل تأخير تسليم مجموعة الرسائل وفقدان مجموعة الرسائل. وقسنا أيضا الطاقة المستهلكة في نقل مجموعة الرسائل. وبالمقارنة مع شبكة واي-في ذات واجهة واحدة أو شبكة قائمة على ( LTE ) , تظهر نتائج المحاكاة لدينا تفوق بنية الشبكة المقترحة في تلبية جودة الخدمة مع زمن استجابة أقل وفقدان أقل مجموعة الرسائل. لقد وجدنا أيضا أن الهيكل المقترح يوفر استخدام أجهزة الاستشعار للمدينة الذكية وغيرها من التطبيقات لتحقيق اتصالات أكثر صداقة للبيئة من خلال استهلاك كمية أقل من قوة الإرسال بدلا من الشبكات القائمة على واجهة واحدة.

Download

Included in

Engineering Commons

COinS