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Enregistrement W4386832077 · doi:10.3390/electronics12183928

Predictive Modeling of Signal Degradation in Urban VANETs Using Artificial Neural Networks

2023· article· en· W4386832077 sur OpenAlexaff
Bappa Muktar, Vincent Fono, Meyo Zongo

Notice bibliographique

RevueElectronics · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueVehicular Ad Hoc Networks (VANETs)
Établissements canadiensUniversité du Québec en Outaouais
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceMean squared errorMultipath propagationArtificial neural networkTransmission (telecommunications)Real-time computingFadingNetwork packetKey (lock)Machine learningSimulationData miningArtificial intelligenceAlgorithmTelecommunicationsComputer networkStatistics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

In urban Vehicular Ad Hoc Network (VANET) environments, buildings play a crucial role as they can act as obstacles that attenuate the transmission signal between vehicles. Such obstacles lead to multipath effects, which could substantially impact data transmission due to fading. Therefore, quantifying the impact of buildings on transmission quality is a key parameter of the propagation model, especially in critical scenarios involving emergency vehicles where reliable communication is of utmost importance. In this research, we propose a supervised learning approach based on Artificial Neural Networks (ANNs) to develop a predictive model capable of estimating the level of signal degradation, represented by the Bit Error Rate (BER), based on the obstacles perceived by moving emergency vehicles. By establishing a relationship between the level of signal degradation and the encountered obstacles, our proposed mechanism enables efficient routing decisions being made prior to the transmission process. Consequently, data packets are routed through paths that exhibit the lowest BER. To collect the training data, we employed Network Simulator 3 (NS-3) in conjunction with the Simulation of Urban MObility (SUMO) simulator, leveraging real-world data sourced from the OpenStreetMap (OSM) geographic database. OSM enabled us to gather geospatial data related to the Two-Dimensional (2D) geometric structure of buildings, which served as input for our Artificial Neural Network (ANN). To determine the most suitable algorithm for our ANN, we assessed the accuracy of ten learning algorithms in MATLAB, utilizing five key metrics: Mean Squared Error (MSE), Root Mean Squared Error (RMSE), Mean Absolute Error (MAE), Correlation Coefficient (R), and Maximum Prediction Error (MaxPE). For each algorithm, we conducted fifteen iterations based on ten hidden neurons and gauged its accuracy against the aforementioned metrics. Our analysis highlighted that the ANN underpinned by the Conjugate Gradient With Powell/Beale Restarts (CGB) learning algorithm exhibited superior performance in terms of MSE, RMSE, MAE, R, and MaxPE compared to other algorithms such as Levenberg–Marquardt (LM), Bayesian Regularization (BR), BFGS Quasi-Newton (BFG), Resilient Backpropagation (RP), Scaled Conjugate Gradient (SCG), Fletcher–Powell Conjugate Gradient (CGF), Polak–Ribiére Conjugate Gradient (CGP), One-Step Secant (OSS), and Variable Learning Rate Backpropagation (GDX). The BER prediction by our ANN incorporates the TWO-RAY Ground (TRG) propagation model, an adjustable parameter within NS-3. When subjected to 300 new samples, the trained ANN’s simulation outcomes illustrated its capability to learn, generalize, and successfully predict the BER for a new data instance. Overall, our research contributes to enhancing the performance and reliability of communication in urban VANET environments, especially in critical scenarios involving emergency vehicles, by leveraging supervised learning and artificial neural networks to predict signal degradation levels and optimize routing decisions accordingly.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,167
Score d'incertitude au seuil0,818

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,016
Tête enseignante GPT0,223
Écart entre enseignants0,207 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations7
Publié2023
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Résumé présentoui

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