Şehir içi trafik yönetim sistemleri için SDN temelli bir vanet mimari önerisi ve sinyalizasyon uygulaması

Günümüz şehir içi kavşak yapılarının fiziksel özellikleri ve plansız yol kesişmelerinden dolayı oluşan trafik akımları, zaman/nakit kaybı, stres, daha fazla yakıt tüketimi gibi birçok olumsuz etkiye sebep olmaktadır. Bu nedenle hem akademik hem de ticari çevrelerde bir akıllı şehir uygulaması olan trafik yönetim sistemleri üzerine birçok çalışmalar yapılmaktadır. Son yıllarda yapılan bu çalışmalarda araçların birbirleri arasında veya saha kenarındaki cihazlar ile haberleşmelerini kolayca sağlayarak ilgili trafik verilerinin merkeze taşınmasını sağlayan VANET (Araçsal Ağlar-Vehicular ad hoc networks) mimarisinin çok sık kullanıldığı görülmektedir. Diğer taraftan günümüz geleneksel ağlarında karşılaşılan performans, programlanabilirlik, ölçeklenebilirlik, güvenlik ve yönetim zorluğu gibi sorunlara çözüm getiren yeni bir ağ mimarisi olan SDN (Yazılım tanımlı ağlar-Software defined networks) üzerine de birçok çalışma yapılmaktadır. Tüm bunlara bağlı olarak bu tez çalışmasında, hem günümüz trafik yönetim sistem modüllerini daha adaptif bir şekilde kullanabilmek hem de gelecekte eklenecek trafik tabanlı hizmetleri iletişim altyapısı değiştirilmeden istenilen servis kalitesinde sunabilmek için SDN ve VANET ağ paradigmalarının ayrık ve koordineli kavşak yapılarında nasıl birlikte kullanılacağı ile alakalı bir mimari önerisi sunulmuştur. Ayrıca bu çalışmada trafik yönetim sistemlerinin en önemli problemlerinden olan sinyalizasyon üzerine de literatürdeki çalışmaların aksine kavşak içerisindeki taşıt kompozisyonuna ek olarak çevresel etmenler (kaza durumu, öncelikli araç geçişi vb.) ve aktivite bilgisini (yol yapım, yürüyüş, tren geçişi vb.) de hesaba katan 3 aşamalı bir bulanık karar ağacı modeli önerisinde bulunulmuştur. Önerilen bu model kavşak içerisindeki trafik lambalarının yeşil ışık optimizasyonu ve faz düzenini yeniden ayarlamasının haricinde, kavşak içerisindeki SDN etmen araç ve RSU'lar arasındaki kullanılan VANET yönlendirme protokolleri (AODV, DSDV) arasında otomatik seçim yaptıran bir akış girdisi de ürettirmektedir. Trafik yönetim sistemlerinin iletim altyapısı için önerilen SDN temelli VANET mimarisinin ve üzerinde çalışacak 3 aşamalı bulanık-karar ağacı modelinin işlevselliğini ölçebilmek için Adapazarı Şehir Merkezi model alınarak farklı trafik ve ağ senaryoları üzerinde performans testleri yapılmıştır. Yapılan performans testlerinde elde edilen sonuçlara göre önerilen sinyalizasyon modeli ve mimari yapısı literatürdeki çalışmalara göre trafik sinyalizasyon kriterlerinde ortalama %12-14, ağ kriterlerinde ise %30-35 oranında iyileşme sağlamıştır.