DFQIoV: Design of a Dynamic Fan-Shaped-Clustering Model for QoS-aware Routing in IoV Networks

Internet of Vehicles (IoV) is a steadily growing field of research that deals with highly ad-hoc wireless networks. These networks require design of high-speed & high-efficiency routing models, that can be applied to dynamically changing network scenarios. Existing models that perform this task are highly complex and require larger delays for estimation of dynamic routes. While, models that have faster performance, do not consider comprehensive parameters, which limits their applicability when used for large-scale network scenarios. To overcome these limitations, this text proposes design of a novel dynamic fan-shaped clustering model for QoS-aware routing in IoV networks. The model initially collects network information sets including node positions, & energy levels, and combines them with their temporal packet delivery & throughput performance levels. These aggregated information sets are processed via a hybrid bioinspired fan shaped clustering model, that aims at optimization of routing performance via deployment of dynamic clustering process. The model performs destination-aware routing process which assists in reducing communication redundances. This is done via a combination of Elephant Herding Optimization (EHO) with Particle Swarm Optimization (PSO), which integrates continuous learning for router level operations. The integrated model is able to reduce communication delays by 5.9%, while improving energy efficiency by 8.3%, throughput by 4.5%, and packet delivery performance by 1.4% under different network scenarios. Due to which the proposed model is capable of deployment for a wide variety of dynamic network scenarios

Applications

Volume 3 describes how resource-aware machine learning methods and techniques are used to successfully solve real-world problems. The book provides numerous specific application examples: in health and medicine for risk modelling, diagnosis, and treatment selection for diseases in electronics, steel production and milling for quality control during manufacturing processes in traffic, logistics for smart cities and for mobile communications

Spatial crowdsourcing with mobile agents in vehicular networks

In the last years, the automotive industry has shown interest in the addition of computing and communication devices to cars, thanks to technological advances in these fields, in order to meet the increasing demand of “connected” applications and services. Although vehicular ad hoc networks (VANETs) have not been fully developed yet, they could be used in a near future as a means to provide a number of interesting applications and services that need the exchange of data among vehicles and other data sources. In this paper, we propose a spatial crowdsourcing schema for the opportunistic collection of information within an interest area in a city or region (e.g., measures about the environment, such as the concentration of certain gases in the atmosphere, or information such as the availability of parking spaces in an area), using vehicular ad hoc communications. We present a method that exploits mobile agent technology to accomplish the distributed collection and querying of data among vehicles in such a scenario. Our proposal is supported by an extensive set of realistic simulations that prove the feasibility of the approach

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Volume 3 describes how resource-aware machine learning methods and techniques are used to successfully solve real-world problems. The book provides numerous specific application examples: in health and medicine for risk modelling, diagnosis, and treatment selection for diseases in electronics, steel production and milling for quality control during manufacturing processes in traffic, logistics for smart cities and for mobile communications

Distributed Data Management in Vehicular Networks Using Mobile Agents

En los últimos años, las tecnologías de la información y las comunicaciones se han incorporado al mundo de la automoción gracias a sus avances, y han permitido la creación de dispositivos cada vez más pequeños y potentes. De esta forma, los vehículos pueden ahora incorporar por un precio asequible equipos informáticos y de comunicaciones.En este escenario, los vehículos que circulan por una determinada zona (como una ciudad o una autopista) pueden comunicarse entre ellos usando dispositivos inalámbricos que les permiten intercambiar información con otros vehículos cercanos, formando así una red vehicular ad hoc, o VANET (Vehicular Ad hoc Network). En este tipo de redes, las comunicaciones se establecen con conexiones punto a punto por medio de dispositivos tipo Wi-Fi, que permiten la comunicación con otros del mismo tipo dentro de su alcance, sin que sea necesaria la existencia previa de una infraestructura de comunicaciones como ocurre con las tecnologías de telefonía móvil (como 3G/4G), que además requieren de una suscripción y el pago de una tarifa para poder usarlas.Cada vehículo puede enviar información y recibirla de diversos orígenes, como el propio vehículo (por medio de los sensores que lleva incorporados), otros vehículos que se encuentran cerca, así como de la infraestructura de tráfico presente en las carreteras (como semáforos, señales, paneles electrónicos de información, cámaras de vigilancia, etc.). Todos estas fuentes pueden transmitir datos de diversa índole, como información de interés para los conductores (por ejemplo, atascos de tráfico o accidentes en la vía), o de cualquier otro tipo, mientras sea posible digitalizarla y enviarla a través de una red.Todos esos datos pueden ser almacenados localmente en los ordenadores que llevan los vehículos a medida que son recibidos, y sería muy interesante poder sacarles partido por medio de alguna aplicación que los explotara. Por ejemplo, podrían utilizarse los vehículos como plataformas móviles de sensores que obtengan datos de los lugares por los que viajan. Otro ejemplo de aplicación sería la de ayudar a encontrar plazas de aparcamiento libres en una zona de una ciudad, usando la información que suministrarían los vehículos que dejan una plaza libre.Con este fin, en esta tesis se ha desarrollado una propuesta de la gestión de datos basada en el uso de agentes móviles para poder hacer uso de la información presente en una VANET de forma eficiente y flexible. Esta no es una tarea trivial, ya que los datos se encuentran dispersos entre los vehículos que forman la red, y dichos vehículos están constantemente moviéndose y cambiando de posición. Esto hace que las conexiones de red establecidas entre ellos sean inestables y de corta duración, ya que están constantemente creándose y destruyéndose a medida que los vehículos entran y salen del alcance de sus comunicaciones debido a sus movimientos.En un escenario tan complicado, la aproximación que proponemos permite que los datos sean localizados, y que se puedan hacer consultas sobre ellos y transmitirlos de un sitio cualquiera de la VANET a otro, usando estrategias multi-salto que se adaptan a las siempre cambiantes posiciones de los vehículos. Esto es posible gracias a la utilización de agentes móviles para el procesamiento de datos, ya que cuentan con una serie de propiedades (como su movilidad, autonomía, adaptabilidad, o inteligencia), que hace que sean una elección muy apropiada para este tipo de entorno móvil y con un elevado grado de incertidumbre.La solución propuesta ha sido extensamente evaluada y probada por medio de simulaciones, que demuestran su buen rendimiento y fiabilidad en redes vehiculares con diferentes condiciones y en diversos escenarios.<br /

Crowdsensing-driven route optimisation algorithms for smart urban mobility

Urban rörlighet anses ofta vara en av de främsta möjliggörarna för en hållbar statsutveckling. Idag skulle det dock kräva ett betydande skifte mot renare och effektivare stadstransporter vilket skulle stödja ökad social och ekonomisk koncentration av resurser i städerna. En viktig prioritet för städer runt om i världen är att stödja medborgarnas rörlighet inom stadsmiljöer medan samtidigt minska trafikstockningar, olyckor och föroreningar. Att utveckla en effektivare och grönare (eller med ett ord; smartare) stadsrörlighet är en av de svåraste problemen att bemöta för stora metropoler. I denna avhandling närmar vi oss problemet från det snabba utvecklingsperspektivet av ITlandskapet i städer vilket möjliggör byggandet av rörlighetslösningar utan stora stora investeringar eller sofistikerad sensortenkik. I synnerhet föreslår vi utnyttjandet av den mobila rörlighetsavkännings, eng. Mobile Crowdsensing (MCS), paradigmen i vilken befolkningen exploaterar sin mobilkommunikation och/eller mobilasensorer med syftet att frivilligt samla, distribuera, lokalt processera och analysera geospecifik information. Rörlighetavkänningssdata (t.ex. händelser, trafikintensitet, buller och luftföroreningar etc.) inhämtad från frivilliga i befolkningen kan ge värdefull information om aktuella rörelsesförhållanden i stad vilka, med adekvata databehandlingsalgoriter, kan användas för att planera människors rörelseflöden inom stadsmiljön. Såtillvida kombineras i denna avhandling två mycket lovande smarta rörlighetsmöjliggörare, eng. Smart Mobility Enablers, nämligen MCS och rese/ruttplanering. Vi kan därmed till viss utsträckning sammanföra forskningsutmaningar från dessa två delar. Vi väljer att separera våra forskningsmål i två delar, dvs forskningssteg: (1) arkitektoniska utmaningar vid design av MCS-system och (2) algoritmiska utmaningar för tillämpningar av MCS-driven ruttplanering. Vi ämnar att visa en logisk forskningsprogression över tiden, med avstamp i mänskligt dirigerade rörelseavkänningssystem som MCS och ett avslut i automatiserade ruttoptimeringsalgoritmer skräddarsydda för specifika MCS-applikationer. Även om vi förlitar oss på heuristiska lösningar och algoritmer för NP-svåra ruttproblem förlitar vi oss på äkta applikationer med syftet att visa på fördelarna med algoritm- och infrastrukturförslagen.La movilidad urbana es considerada una de las principales desencadenantes de un desarrollo urbano sostenible. Sin embargo, hoy en día se requiere una transición hacia un transporte urbano más limpio y más eficiente que soporte una concentración de recursos sociales y económicos cada vez mayor en las ciudades. Una de las principales prioridades para las ciudades de todo el mundo es facilitar la movilidad de los ciudadanos dentro de los entornos urbanos, al mismo tiempo que se reduce la congestión, los accidentes y la contaminación. Sin embargo, desarrollar una movilidad urbana más eficiente y más verde (o en una palabra, más inteligente) es uno de los temas más difíciles de afrontar para las grandes áreas metropolitanas. En esta tesis, abordamos este problema desde la perspectiva de un panorama TIC en rápida evolución que nos permite construir movilidad sin la necesidad de grandes inversiones ni sofisticadas tecnologías de sensores. En particular, proponemos aprovechar el paradigma Mobile Crowdsensing (MCS) en el que los ciudadanos utilizan sus teléfonos móviles y dispositivos, para nosotros recopilar, procesar y analizar localmente información georreferenciada, distribuida voluntariamente. Los datos de movilidad recopilados de ciudadanos que voluntariamente quieren compartirlos (por ejemplo, eventos, intensidad del tráfico, ruido y contaminación del aire, etc.) pueden proporcionar información valiosa sobre las condiciones de movilidad actuales en la ciudad, que con el algoritmo de procesamiento de datos adecuado, pueden utilizarse para enrutar y gestionar el flujo de gente en entornos urbanos. Por lo tanto, en esta tesis combinamos dos prometedoras fuentes de movilidad inteligente: MCS y la planificación de viajes/rutas, uniendo en cierta medida los distintos desafíos de investigación. Hemos dividido nuestros objetivos de investigación en dos etapas: (1) Desafíos arquitectónicos en el diseño de sistemas MCS y (2) Desafíos algorítmicos en la planificación de rutas aprovechando la información del MCS. Nuestro objetivo es demostrar una progresión lógica de la investigación a lo largo del tiempo, comenzando desde los fundamentos de los sistemas de detección centrados en personas, como el MCS, hasta los algoritmos de optimización de rutas diseñados específicamente para la aplicación de estos. Si bien nos centramos en algoritmos y heurísticas para resolver problemas de enrutamiento de clase NP-hard, utilizamos ejemplos de aplicaciones en el mundo real para mostrar las ventajas de los algoritmos e infraestructuras propuestas

A review of the role of sensors in mobile context-aware recommendation systems

Recommendation systems are specialized in offering suggestions about specific items of different types (e.g., books, movies, restaurants, and hotels) that could be interesting for the user. They have attracted considerable research attention due to their benefits and also their commercial interest. Particularly, in recent years, the concept of context-aware recommendation system has appeared to emphasize the importance of considering the context of the situations in which the user is involved in order to provide more accurate recommendations. The detection of the context requires the use of sensors of different types, which measure different context variables. Despite the relevant role played by sensors in the development of context-aware recommendation systems, sensors and recommendation approaches are two fields usually studied independently. In this paper, we provide a survey on the use of sensors for recommendation systems. Our contribution can be seen from a double perspective. On the one hand, we overview existing techniques used to detect context factors that could be relevant for recommendation. On the other hand, we illustrate the interest of sensors by considering different recommendation use cases and scenarios