The Journal of the Korea Contents Association (한국콘텐츠학회논문지)

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Cluster Management Scheme for Safety Message Dissemination in a VANET Environment

VANET 환경에서 안전 메시지 배포를 위한 클러스터 관리 기법

  • 편도웅 (충북대학교 빅데이터 협동과정) ;
  • 임종태 (충북대학교 정보통신공학과) ;
  • 복경수 (원광대학교 SW 융합학과) ;
  • 유재수 (충북대학교 정보통신공학과)
  • Received : 2022.02.14
  • Accepted : 2022.03.14
  • Published : 2022.05.28
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Abstract

Recently, studies have been conducted to cluster vehicles and disseminate safety messages in a VANET environment for driver safety and smoothy traffic. This paper proposes cluster management scheme for safety message dissemination through V2V communication and V2I communication in a VANET environment with high vehicle density and mobility. The proposed scheme reduces packet loss by selecting CH considering reception quality, total data owned by vehicles, moving speed, and connected vehicles, and maintaining cluster head candidates, which are the main agents of message dissemination, considering frequent cluster departures and subscriptions. In addition, the proposed scheme reduces duplicate messages by utilizing clusters by collaborating with a Road side unit(RSU). To prove the excellence of the proposed scheme, various performance evaluations are performed in terms of message packet loss and the number of RSU processing requests. As a result of performance evaluation, the cluster management scheme proposed in this paper shows better performance than the existing scheme.

최근 운전자의 안전과 원활한 교통을 위하여 VANET 환경에서 차량들을 클러스터로 구축하고 안전 메시지를 배포하는 연구들이 진행되고 있다. 본 논문에서 제안하는 기법은 차량의 밀도와 이동성이 높은 VANET 환경에서 V2V 통신과 V2I 통신을 통해 안전 메시지 배포를 배포하기 위한 클러스터 관리 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 메시지 수 감소와 수신율을 높이기 위해 수신 품질, 차량이 보유한 전체 데이터 수, 이동속도, 연결된 차량 수 등을 고려한 클러스터 헤드(CH) 선출과 기존 클러스터 안전 메시지 배포 환경에서 고려하지 못했던 클러스터의 잦은 이탈과 가입을 고려하여 메시지 배포의 주체인 클러스터 헤드 후보를 유지함으로써 패킷 손실을 감소시킨다. 또한, 제안하는 기법은 RSU(Road Side Unit)와 협업하여 동작함으로써 클러스터를 활용하여 중복 메시지를 추가적으로 감소시킨다. 제안한 기법의 우수성을 입증하기 위해 메시지 패킷 손실과 RSU 처리 요청 수 관점에서 다양한 성능평가를 수행한다. 성능평가 결과 본 논문에서 제안한 클러스터 관리 기법이 기존 기법보다 우수한 성능을 보인다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단(No. NRF-2020R1F1A1075529), 과학기술정보통신부 및 정보통신기획평가원의 지역지능화혁신인재양성(Grand ICT연구센터) 사업(IITP-2022-2020-0-01462), 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단(No. 2022R1A2B5B02002456)) 및 중소벤처기업부 '산업전문인력역량강화사업'의 재원으로 한국산학연협회(AURI) (2022년 기업연계형연구개발인력양성사업, 과제번호 : S3282199) 의 지원을 받아 수행된 연구임.

References

  1. Nitti, Michele, et al. "On adding the social dimension to the internet of vehicles: Friendship and middleware," 2014 IEEE international black sea conference on communications and networking (BlackSeaCom), IEEE, 2014.
  2. Alam, Kazi Masudul, Mukesh Saini, and Abdulmotaleb El Saddik, "Toward social internet of vehicles: Concept, architecture, and applications," IEEE access, Vol.3, pp.343-357, 2015. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2015.2416657
  3. Din, Sadia, Anand Paul, and Abdul Rehman, "5G-enabled Hierarchical architecture for software-defined intelligent transportation system," Computer Networks, Vol.150, pp.81-89, 2019. https://doi.org/10.1016/j.comnet.2018.11.035
  4. Raza, Naeem, et al. "Social vehicle-to-everything (V2X) communication model for intelligent transportation systems based on 5G scenario," Proceedings of the 2nd International Conference on Future Networks and Distributed Systems, 2018.
  5. Khan, Irfan, and Jerome Harri, "Can IEEE 802.11 p and Wi-Fi coexist in the 5.9 GHz ITS band?," 2017 IEEE 18th International Symposium on A World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks (WoWMoM), IEEE, 2017.
  6. Grafling, Sebastian, Petri Mahonen, and Janne Riihijarvi, "Performance evaluation of IEEE 1609 WAVE and IEEE 802.11 p for vehicular communications," 2010 Second International Conference on Ubiquitous and Future Networks (ICUFN), IEEE, 2010.
  7. Hamdi, Mustafa Maad, et al. "An overview of challenges for data dissemination and routing protocols in VANETs." 2021 3rd International Congress on Human-Computer Interaction, Optimization and Robotic Applications (HORA). IEEE, 2021.
  8. Ullah, Sami, et al. "EEMDS: An Effective Emergency Message Dissemination Scheme for Urban VANETs," Sensors, Vol.21, No.5, p.1588, 2021. https://doi.org/10.3390/s21051588
  9. Benrhaiem, Wiem, Abdelhakim Hafid, and Pratap Kumar Sahu, "Reliable emergency message dissemination scheme for urban vehicular networks," IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Vol.21, No.3, pp.1154-1166, 2019. https://doi.org/10.1109/tits.2019.2902850
  10. Ali, Muhammad, et al. "Position-based emergency message dissemination for Internet of vehicles," International Journal of Distributed Sensor Networks, Vol.15, No.7, 1550147719861585, 2019.
  11. https://www.c-its.kr/introduction/service.do