An end-to-end communication architecture for intelligent transportation systems: Design, implementation and latency analysis
Akıllı ulaşım sistemleri için uçtan uca bir haberleşme mimarisi: Tasarım, gerçekleştirim ve gecikme analizi
- Tez No: 489607
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞENAN ECE SCHMİDT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Araçtan Her Şeye (AHS) haberleşme, Akıllı Ulaşım Sistemleri (AUS) uygulamalarının çok önemli bir bileşenidir. Bu tez, elektronik kontrol üniteleri, yol kenarı üniteleri, bigisayarlar, akıllı telefonlar veya üçüncü parti servis sağlayıcıları gibi uçta bulunan sistemler arasındaki iletişimi sağlayan Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Araçlar Arasındaki Bağlantı (AUSAAB) iletişim mimarisini içermektedir. Bütün bu uç sistemler, uygulama katmanında anahtarlama yaparak tek noktaya veya çok noktaya iletişimi gerçekleştirebilen ITSVeCon sunucusuna bağlıdır. Bu mimari, uç sistemlerde ve AUSAAB sunucusunda uygulanmış olan katmanlı bir yazılım, ağ protokol yığını, ileti format ve kurallarından oluşmaktadır. Bu amaçla bu tez, Araca Takılı Ünite (ATÜ) ve AUSAAB sunucusu üzerindeki AUSAAB mimarisinini gerçekleştirimini sunmaktadır. ATÜ gerçekleştirimi, araç içi CAN ağı ve internet arasındaki geçit işlevselliğini göstermektedir. AUSAAB uygulaması, gerçek zamanlı AUS uygulamaları için gerçekleştirilen AHŞ iletişimleri için NTP senkronizasyonunu, JSON formatında mesaj iletimini sağlayan Websocket alt yapısını ve“Yayınla ve Abone Deseni”ni içermektedir. Bu amaçla, önerilen mimari, farklı türdeki ana cihazlarda farklı AUS uygulamalarının kesintisiz çalışmasını sağlar. Bu tez, araç için kablosuz iletişim teknolojisi olarak hücresel ağ iletişimini sağlamaktadır. Bu nedenle uçtan uca iletişim yolu çoklu düğümler ve ağ kesimleri üzerinden gerçekleştirilen IP çekirdek ağı ve hücresel ağ erişiminden oluşmaktadır. Tezin çok önemli katkıları olarak ölçüm kurulumu, detaylı deney senaryoları ve uçtan uca gecikme bileşenlerinin ölçüm sonuçları gösterilmektedir. Ölçülen uçtan uca gecikme değerleri, 3G şebekesi altında gömülü bileşenlerdeki gecikmenin 4 ms'nin altında olmakla birlikte büyük bir hücresel ağ erişim gecikmesi altında 100 ms'ye yakındır. Dolayısıyla, iletişimin iyileştirilmesi için ikinci seçenek olarak, tamamlayıcı bir kısa menzilli kablosuz arayüz önerilmiştir ve bu şekilde fonksiyonel testler yapılmıştır. Teknolojideki gelişmelerle birlikte, 4G teknolojisiyle yaklaşık 10 ms uçtan uca gecikme değeri ve 5G teknolojisi ile 1 ms uçtan uca gecikme değerinin elde edilmesi beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
Vehicle to anything (V2X) communication is a very significant component of Intelligent Transport Systems (ITS) applications. This thesis proposes an application layer communication architecture, ITSVeCon for V2X communications which enables communication among the end-hosts which can be vehicle Electronic Control Units (ECU)'s, Road Side Units (RSU)s, computers, smart phones or third party service providers. All these end-hosts are bi-directionally connected to the ITSVeCon Server where this server carries out application layer switching realizing unicast or multicast communication. The architecture consists of a layered software and network protocol stack with message formats and rules, which are implemented in the end-hosts and the ITSVeCon server. To this end, this thesis presents the ITSVeCon realization on the vehicle On Board Unit (OBU) and the ITSVeCon server. The OBU realization further fulfills the gate way functionality between the in vehicle CAN network and the Internet. The ITSVeCon implementation features WebSockets carrying messages in JSON format, Publish and Subscribe pattern and NTP synchronization to enable V2X communications for real-time ITS applications. To this end, the proposed architecture allows the seamless running on different ITS applications on different types of host devices. This thesis proposes the cellular communications as the wireless communication technology for the vehicle. To this end, the end-to-end communication path in ITSVeCon consists of cellular access and IP core network over multiple nodes and network segments. A very important contribution of the thesis is the measurement set-up, detailed experiment scenarios and measurement results of the end-to-end delay components. The measured end to end delay values are close to 100 ms with embedded component delays under 4 ms and large cellular network access delay under 3G network. Hence, a complementary short range wireless interface is proposed in this thesis as the second option to improve communication and functional tests of this option is carried out. With the improvements in technology, around 10 ms end to end delay value can be achieved with 4G and 1 ms end to end delay value is expected to be accomplished with 5G.
Benzer Tezler
- Impact of inter-vehicular communication performance on different traffic mobility models: A case study of Ad Hoc on-Demand distance vector routing protocol
Farklı trafik hareketlilik modeli üzerinde araç içi iletişim performansına etkiler: İsteğe bağlı isteğe bağlı mesafe vektör yönlendirme protokolü üzerine bir vaka çalışması
TAOFEEK ABIODUN OLASUNKANMI YUSUF
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DENİZ TURGAY ALTILAR
- Kamusal mekanların akıllı kent mobilyaları kullanılarak düzenlenmesi üzerine bir öneri: Maltepe dolgu alanı Orhangazi Şehir Parkı örneği
A recommendation on the organization of public spaces by using smart city furniture: Example of Maltepe filling area Orhangazi City Park
BURCU DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAN ZEREN GÜLERSOY
- Etkileşimli mimarlıkta canlı-mekan olasılıklarının araştırılması
Investigation of live-space possibilities in interactive architecture
BERİL SERBES
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN KAHVECİOĞLU
- A refined methodology tor model-based FPGA hardware design: An example of quadrotor dynamical model implementation
Model tabanlı FPGA donanımı tasarımında iyileştirilmiş bir yöntem sistemi: Bir dört rotorlu için dinamik model gerçekleme örneği
SEZER MEMİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN YENİÇERİ