Mobility Modelling and Simulation In Tactical Networks and Smart Cities
Modélisation et simulation de la mobilité dans les réseaux tactiques et les villes intelligentes
Résumé
Recently, we have observed a continuous interest in mobility modeling and simulation either for tactical mobility or for intelligent mobility in traffic systems. The rapid advent of ad hoc networks and their ability to provide efficient wireless applications have encouraged researchers to think about new solutions and application fields for tactical networks and Intelligent Transportation Systems (ITS). As an essential feature of ad hoc networks, the mobility of devices and their ability to communicate with each other without the need of a pre-established infrastructure, based on a self organization mechanism, is considered to be an attractive feature in order to build realistic applications and protocols. Therefore, the need for mobility models is one of the most important components to enable extensive evaluation, analysis, and comparison of such applications and protocols, before they are officially adopted for use. Since most of the scenarios in the real world are based on nodes mobility including, intelligent vehicles, persons and drones, we are interested in studying mobility modeling, in order to search, as realistically as possible, for the efficient mobility behaviors for such real-world scenarios.
We focus principally on mobility modeling as a basic component to provide efficient analyzing of the dynamicity of nodes in tactical networks, and also to understand traffic systems behaviors in order to design intelligent mobility schemes for transportation systems and smart cities. We began our research by investigating the mobility behaviors to extract their intrinsic properties and to be able to propose more accurate approaches. After that, our attention is oriented to adopt specifications and tools needed to design mobility behaviors of tactical networks, as well as to realize intelligent mobility strategies for providing efficient services in smart cities.
In this thesis, we are interested on studying some mobility models of tactical scenarios in Mobile Ad Hoc Networks (MANETs) and Wireless Sensor Networks (WSNs) in order to provide strong simulation tools for studying and analyzing some frequently encountered challenges in wireless networks, including topology change, communication reliability, and energy efficiency. We have been interested in the dynamicity of the tactical network and in particular in dismounted soldiers dynamic which is very interesting for modern wars. Moreover, we provided extensive simulations of sensor networks based on a tactical scenario, to highlight the relationship between tactical mobility and energy efficiency. Another subject of interest we are concerned with is smart city. Before we gain insight into the specificities of intelligent mobility in traffic systems and smart cities, our interest was oriented first to mobility modeling based on cellular automata, which are known as a microscopic model. The purpose behind this choice is to take a first step towards understanding traffic systems before going through intelligent mobility in smart cities. Then, our attention is directed towards both mobility and communication in vehicular environment called VANETs, which enables us to study the real-time interaction either between Vehicles (V2V) or either between vehicles and infrastructure (V2I). This study allowed us to consider new solutions of the problems related to ITS, including traffic congestion, traffic jams, and accidents. We address precisely both the problem of traffic congestion and collision situations at traffic intersections. The purpose of such a study is to improve traffic flow in transportation systems by profiting from new wireless technologies to immigrate towards smart traffic mobility, which is currently one of the most fundamental service that must be available in smart cities. We adopted cooperative strategies between vehicles (V2V) and between vehicles and infrastructure (V2I). Accordingly, we introduced a path planning strategy to avoid traffic problems by reducing travel times on-road segments. This developed path planning strategy allows the driver to get timely short paths based on received information about the traffic state in each road segment. In the context of intersection collisions, we developed an approach based on a periodic exchange of beacons between approaching vehicles to the intersection to estimate and to avoid collisions at the intersection.
Récemment, nous avons observé un intérêt continu pour la modélisation et la simulation de la mobilité soit pour la mobilité tactique, soit pour la mobilité intelligente dans les systèmes de trafic. L'avènement rapide des réseaux ad hoc et leur capacité à fournir des applications sans fil efficaces ont encouragé les chercheurs à réfléchir à de nouvelles solutions et domaines d'application pour les réseaux tactiques et les systèmes de transport intelligents (STI). En tant que caractéristique essentielle des réseaux ad hoc, la mobilité des appareils et leur capacité à communiquer entre eux sans avoir besoin d'une infrastructure préétablie, basée sur un mécanisme d'auto-organisation, est considérée comme une caractéristique attrayante afin de construire des applications et protocoles. Par conséquent, le besoin de modèles de mobilité est l'un des éléments les plus importants pour permettre une évaluation, une analyse et une comparaison approfondies de ces applications et protocoles, avant qu'ils ne soient officiellement adoptés pour utilisation. Étant donné que la plupart des scénarios du monde réel sont basés sur la mobilité des nœuds, y compris les véhicules intelligents, les personnes et les drones, nous nous intéressons à l'étude de la modélisation de la mobilité, afin de rechercher, de la manière la plus réaliste possible, les comportements de mobilité efficaces pour des scénarios plus réalistes.
Nous nous concentrons principalement sur la modélisation de la mobilité en tant que composant de base pour fournir une analyse efficace de la dynamique des nœuds dans les réseaux tactiques, et également pour comprendre les comportements des systèmes de trafic afin de concevoir des schémas de mobilité intelligents pour les systèmes de transport et les villes intelligentes. Nous avons commencé nos recherches en étudiant les comportements de mobilité pour en extraire leurs propriétés intrinsèques et pouvoir proposer des approches plus précises. Après cela, notre attention est orientée vers l'adoption des spécifications et des outils nécessaires pour concevoir les comportements de mobilité des réseaux tactiques, ainsi que pour réaliser des stratégies de mobilité intelligentes pour fournir des services efficaces dans les villes intelligentes.
Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'étude de certains modèles de mobilité de scénarios tactiques dans les réseaux mobiles ad hoc (MANET) et les réseaux de capteurs sans fil (WSN) afin de fournir des outils de simulation puissants pour étudier et analyser certains défis fréquemment rencontrés dans les réseaux sans fil, notamment changement de topologie, fiabilité des communications et efficacité énergétique. Nous nous sommes intéressés à la dynamique du réseau tactique et en particulier à la dynamique des soldats débarqués ce qui est très intéressant pour les guerres modernes. De plus, nous avons fourni des simulations approfondies de réseaux de capteurs basées sur des scénarios tactiques, pour mettre en évidence la relation entre la mobilité tactique et l'efficacité énergétique. Un autre sujet d'intérêt qui nous intéresse est la ville intelligente. Avant d'appréhender les spécificités de la mobilité intelligente dans les systèmes de circulation et les villes intelligentes, notre intérêt s'est d'abord orienté vers la modélisation de la mobilité basée sur des automates cellulaires, appelés modèles microscopiques. L'objectif de ce choix est de faire un premier pas vers la compréhension des systèmes de trafic routier avant de passer par la mobilité intelligente dans les villes intelligentes. Ensuite, notre attention se porte à la fois sur la mobilité et la communication en environnement véhiculaire appelés VANETs, ce qui nous permet d'étudier l'interaction en temps réel soit entre Véhicules (V2V) soit entre véhicules et infrastructures (V2I). Cette étude nous a permis d'envisager de nouvelles solutions aux problèmes liés aux STI, notamment les embouteillages, les embouteillages et les accidents. Nous abordons précisément à la fois le problème des embouteillages et les situations de collision aux carrefours. Le but d'une telle étude est d'améliorer la fluidité du trafic routier dans les systèmes de transport en profitant des nouvelles technologies sans fil pour immigrer vers la mobilité intelligente du trafic, qui est actuellement l'un des services les plus fondamentaux qui doivent être disponibles dans les villes intelligentes. Nous avons adopté des stratégies de coopération entre véhicules (V2V) et entre véhicules et infrastructures (V2I). En conséquence, nous avons mis en place une stratégie de planification en temps réel des trajectoires pour éviter les problèmes liés avec le trafic routier en réduisant les temps de trajet sur les segments de route. Cette stratégie de planification de trajectoires permet au conducteur d'obtenir des trajets courts en temps opportun sur la base des informations reçues à propos de l'état du trafic routier dans chaque segment de route. Dans le contexte des collisions aux intersections, nous avons développé une approche basée sur une communication périodique d'informations entre les véhicules qui s'approchent de l'intersection pour estimer et éviter les collisions à l'intersection.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)