Incentive Schemes to Enhance Data Transmission Efficiency in Real time Vehicular Ad-hoc Networks

Abstract

Vehicular ad-hoc networks (VANET) is a special form of mobile ad-hoc networks (MANET) which is designed to provide communications among nearby vehicles, and between vehicles and nearby fixed roadside equipments without infrastructure. The distinctive set of candidate application such as collision warning and local traffic information for drivers makes the VANET a unique area of wireless communication. The real time information related to safety, such as nearby traffic changes, are especially sensitive of the network quality. However, some characteristics of VANET such as high mobility, dynamic topology and selfishness of nodes can cause degradation of the network quality. To enhance the overall performance of VANET, several researches have been done especially for solving the issue of the selfishness of nodes by using credit-based incentive schemes. However, the transmissions of real time information and dynamic topology of VANET have not been well addressed yet. In this thesis, we propose two incentive schemes to enhance data transmission efficiency and improve the network quality in real time VANET by stimulating real time data forwarding and reporting changes of the network topology. In the proposed schemes, an incentive suggested by the source node is updated in real time simultaneously with data transmission to stimulate real time data forwarding. In addition, when the order of the nodes in the path is changed, nodes which report the changes of the network topology will get an additional incentive. By computer simulation, it is shown that the proposed incentive schemes outperform the conventional scheme with respect to data delivery time, the ratio of successful data delivery and normalized throughput.;Vehicular ad-hoc networks (VANET)은 기반시설의 도움 없이 차량 간의 무선통신을 통하여 실시간으로 항상 접속 가능한 네트워크이다. 그러나 VANET 환경을 구성하는 노드들의 잦은 토폴로지 변화, 패킷을 다른 노드로 포워딩 해주지 않는 selfishness 등의 특징은 VANET의 성능을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 이러한 네트워크 성능 저하를 개선시키기 위한 기존의 인센티브 시스템에 관한 연구들은 고정 된 값의 인센티브를 제시하거나, 값이 변화하는 인센티브를 제시하더라도 인센티브 조정 과정이 데이터 전송과 동시에 진행되지 않는다. 따라서 selfish 노드들의 데이터 포워딩을 실시간으로 진작시키는데 한계가 있으며, VANET 환경에서의 잦은 토폴로지 변화에 대한 고려가 부족하였다. 본 논문은 노드의 데이터 포워딩을 실시간으로 진작시키기 위하여 데이터 전송 중에 인센티브 값을 실시간으로 조정하여 제시하는 인센티브 구조를 제안한다. 또 경로 설정 단계에서 결정된 초기 경로 내의 노드 순서가 데이터 전송 중에 바뀐 경우, 경로재설정을 요청한 중간노드는 그 요청이 반영되어 경로가 수정되면 인센티브를 받을 수 있도록 알고리즘을 구성하였다. 시뮬레이션을 통하여, 제안하는 인센티브 구조를 사용하면 데이터의 delivery time 및 delivery ratio, normalize throughput 측면에서 기존의 알고리즘 대비 우수한 성능을 가짐을 확인하였다.