Internet of Vehicles: Motivation, Layered Architecture, Network Model, Challenges, and Future Aspects

© 2013 IEEE. Internet of Things is smartly changing various existing research areas into new themes, including smart health, smart home, smart industry, and smart transport. Relying on the basis of 'smart transport,' Internet of Vehicles (IoV) is evolving as a new theme of research and development from vehicular ad hoc networks (VANETs). This paper presents a comprehensive framework of IoV with emphasis on layered architecture, protocol stack, network model, challenges, and future aspects. Specifically, following the background on the evolution of VANETs and motivation on IoV an overview of IoV is presented as the heterogeneous vehicular networks. The IoV includes five types of vehicular communications, namely, vehicle-to-vehicle, vehicle-to-roadside, vehicle-to-infrastructure of cellular networks, vehicle-to-personal devices, and vehicle-to-sensors. A five layered architecture of IoV is proposed considering functionalities and representations of each layer. A protocol stack for the layered architecture is structured considering management, operational, and security planes. A network model of IoV is proposed based on the three network elements, including cloud, connection, and client. The benefits of the design and development of IoV are highlighted by performing a qualitative comparison between IoV and VANETs. Finally, the challenges ahead for realizing IoV are discussed and future aspects of IoV are envisioned

AI-based resource management in future mobile networks

Η υποστίριξη και ενίσχυση των δίκτυων 5ης γενιάς και πέρα από αλγόριθμους Τεχνητής Νοημοσύνης για την επίλυση προβλημάτων βελτιστοποίησης δικτύου, μελετάται πρόσφατα προκειμένου η νέα γενιά των δικτύων να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις ποιότητας υπηρεσίας σχετικά με την κάλυψη, τη χωρητικότητα των χρηστών και το κόστος εγκατάστασης. Μία από τις βασικές ανάγκες είναι η βελτιστοποίηση στην διαδικασία της εγκατάστασης σταθμών βάσης δικτύου. Σε αυτή την εργασία προτείνεται μια μετα-ευριστική μέθοδος, με όνομα «Γενετικός Αλγόριθμός» (Genetic Algorithm) για την επίλυση προβλημάτων βελτιστοποίησης λαμβάνοντας υπόψη τους περιορισμούς ζήτησης. Ο κύριος στόχος είναι η παρουσίαση της εναλλακτικής αυτής λύσης, η οποία είναι η χρήση του Γενετικού Αλγόριθμου, για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας εγκατάστασης των σταθμών βάσης του δικτύου. Με την χρήση του αλγορίθμου για την εγκατάσταση σταθμών βάσης παρέχονται οι ίδιες υπηρεσίες με πριν και ελαχιστοποιείται την κατανάλωση ενέργειας της υποδομής του δικτύου, λαμβάνοντας υπόψιν ομοιογενή και ετερογενή σενάρια σταθμών βάσης. Οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν σε γλώσσα προγραμματισμού Python και τα καλύτερα αποτελέσματα εγκατάστασης παρουσιάστηκαν και αποθηκεύτηκαν. Έγινε σύγκριση της εγκατάστασης αποκλειστικά μακρο-σταθμών βάσης με μικρότερου μεγέθους (σε κάλυψη) σταθμών βάσης πάνω από την υπάρχουσα. Με την χρήση των μικρότερων σταθμών βάσης, η εγκατάσταση του δικτύου θα επιτρέψει βελτιώσεις στην κάλυψη των χρηστών και θα μειώσει το κόστος, την κατανάλωση ενέργειας και τις παρεμβολές μεταξύ των κυψελών. Όλα τα σενάρια μελετήθηκαν σε 3 περιοχές με διαφορετική πυκνότητα χρηστών (A, B και C). Ως προς την ικανοποίηση των απαιτήσεων αναφορικά με την ποιότητα υπηρεσιών και των κινητών συσκευών, η ανάπτυξη μικρών σταθμών βάσης είναι επωφελής, συγκεκριμένα σε περιοχές hotspot.The 5G and beyond networks supported by Artificial Intelligence algorithms in solving network optimization problems are recently studied to meet the quality-of-service requirements regarding coverage, capacity, and cost. One of the essential necessities is the optimized deployment of network base stations. This work proposes the meta-heuristic algorithm Genetic Algorithm to solve optimization problems considering the demand constraints. The main goal is present the alternative solution, which is using the Genetic Algorithm to optimize BSs network deployment. This deployment provides the same services as existing deployments and minimizes the network infrastructure's energy consumption, including using homogenous and heterogenous scenarios of base stations. The simulations were performed in Python programming language, and the results as the best plans for each generation were presented and saved. A comparison of the macro base station deployment and small base station deployment was made on top of the existing one. By applying the small base stations, the network deployment will enable user coverage enhancements and reduce the deployment cost, energy consumption, and inter-cell interference. All the scenarios were assembled in user density area A, user density area B, and user density area C areas of interest. In meeting the requirements for QoS and UE, the small base station deployment is beneficial, namely in hotspot areas

Challenges and opportunities of introducing Internet of Things and Artificial Intelligence applications into Supply Chain Management

The study examines the challenges and opportunities of introducing Artificial Intelligence (AI) and the Internet of Things (IoT) into the Supply Chain Management (SCM). This research focuses on the Logistic Management. The central research question is “What are the key challenges and opportunities of introducing AI and IoT applications into the Supply Chain Management?” The goal of this research is to collect the most appropriate literature to help create a conceptual framework, which involves the integration of the IoT and AI applications into contemporary supply chain management with the emphasis on the logistics management. Additionally, the role of 5G Network is closely studied in order to indicate its capabilities and the processing capacity that it can provide to the AI and IoT operations. In addition, the semi-structured online interview with the top managers from several companies was conducted in order to identify the degree of readiness of the companies for the AI and IoT applications in SCM. From the retrieved results, the major challenges of integrating the IoT into SCM are the security and privacy issues, the sensitivity of the data and high costs of the implementation at an initial stage. Moreover, the research results have shown that the IoT applications can positively affect the SCM activities, in particular, the high visibility across the SC, an effective traceability and an automated data collection. Furthermore, the predictive analysis of AI programs can help the SCM to eliminate the potential errors and failures in the processes.fi=Opinnäytetyö kokotekstinä PDF-muodossa.|en=Thesis fulltext in PDF format.|sv=Lärdomsprov tillgängligt som fulltext i PDF-format

Who wrote this scientific text?

The IEEE bibliographic database contains a number of proven duplications with indication of the original paper(s) copied. This corpus is used to test a method for the detection of hidden intertextuality (commonly named "plagiarism"). The intertextual distance, combined with the sliding window and with various classification techniques, identifies these duplications with a very low risk of error. These experiments also show that several factors blur the identity of the scientific author, including variable group authorship and the high levels of intertextuality accepted, and sometimes desired, in scientific papers on the same topic

Technology Forecasting for Wireless Communication

Wireless communications technologies have undergone rapid changes over the last 30 years from analog approaches to digital-based systems. These technologies have improved on many fronts including bandwidth, range, and power requirements. Development of new telecommunications technologies is critical. It requires many years of efforts. In order to be competitive, it is critical to establish a roadmap of future technologies. This paper presents a framework to characterize, assess and forecast the wireless communication technologies. A DEA-based methodology was used for predicting the state-of-the-art in future wireless communications technologies

Spectrum sharing and management techniques in mobile networks

Το φάσμα συχνοτήτων αποδεικνύεται σπάνιο κομμάτι για τους πόρους ενός κινητού δικτύου το οποίο πρέπει να ληφθεί υπόψιν στη σχεδίαση τηλεπικοινωνιακών συστημάτων 5ης γενιάς. Επιπλέον οι πάροχοι κινητών δικτύων θα πρέπει να επαναπροσδιορίσουν επιχειρησιακά μοντέλα τα οποία μέχρι τώρα δεν θεωρούνταν αναγκαία (π.χ., γνωσιακά ραδιοδίκτυα), ή να εξετάσουν την υιοθέτηση νέων μοντέλων που αναδεικνύονται (π.χ., αδειοδοτούμενη από κοινού πρόσβαση) ώστε να καλύψουν τις ολοένα αυξανόμενες ανάγκες για εύρος ζώνης. Ο μερισμός φάσματος θεωρείται αναπόφευκτος για συστήματα 5G και η διατριβή παρέχει λύση για προσαρμοστικό μερισμό φάσματος με πολλαπλά καθεστώτα εξουσιοδότησης, βάσει ενός καινοτόμου αρχιτεκτονικού πλαισίου το οποίο επιτρέπει στα δικτυακά στοιχεία να λαμβάνουν αποφάσεις για απόκτηση φάσματος. Η προτεινόμενη διαδικασία λήψης αποφάσεων είναι μία καινοτόμα τεχνική προσαρμοστικού μερισμού φάσματος βασιζόμενη σε ελεγκτές ασαφούς λογικής που καθορίζονν το καταλληλότερο σχήμα μερισμού φάσματος και σε ενισχυμένη μάθηση που ρυθμίζει τους κανόνες ασαφούς λογικής, στοχεύοντας να βρει τη βέλτιστη πολιτική που πρέπει να ακολουθεί ο πάροχος ώστε να προσφέρει την επιθυμητή ποιότητα υπηρεσιών στους χρήστες, διατηρώντας πόρους (οικονομικούς ή ραδιοπόρους) όπου είναι εφικτό. Η τελευταία συνεισφορά της διατριβής είναι ένας μηχανισμός που εξασφαλίζει δίκαιη πρόσβαση σε φάσμα ανάμεσα σε χρήστες σε σενάρια στα οποία η εκχώρηση άδειας χρήσης φάσματος δεν είναι προαπαιτούμενη.Radio spectrum has loomed out to be a scarce resource that needs to be carefully considered when designing 5G communication systems and Mobile Network Operators (MNOs) will need to revisit business models that were not of their prior interest (e.g. Cognitive Radio) or consider adopting new business models that emerge (e.g. Licensed Shared Access) so as to cover the extended capacity needs. Spectrum sharing is considered unavoidable for 5G systems and this thesis provides a solution for adaptive spectrum sharing under multiple authorization regimes based on a novel architecture framework that enables network elements to proceed in decisions for spectrum acquisition. The decision making process for spectrum acquisition proposed is a novel Adaptive Spectrum Sharing technique that uses Fuzzy Logic controllers to determine the most suitable spectrum sharing option and reinforcement learning to tune the fuzzy logic rules, aiming to find an optimal policy that MNO should follow in order to offer the desirable Quality of Service to its users, while preserving resources (either economical, or radio) when possible. The final contribution of this thesis is a mechanism that ensures fair access to spectrum among the users in scenarios in which conveying spectrum license is not prerequisite