Smart grid data collection with vehicular ad-hoc networks using public transportation buses

Abstract

Kablosuz iletişimde son ilerlemelerle kablosuz algılayıcı ağlann popülaritesi artmıştır. Tarım, hava kirliliği izleme, hayvan takibi, nehirlerdeki kimyasal sızıntı tespiti, erken deprem tespiti, çevresel izleme, orman yangını algılama, gaz izleme, sağlık uygulamalan, yol kenarı ve ulaşım uygulamalan, akıllı otopark, akıllı yollar ve gözetim uygulamaları kablosuz algılayıcı ağların olası uygulamalarıdır. Dahası, akıllı şebekeler ve araçsal ağlar birkaç potansiyel uygulamayla kablosuz algılayıcı ağlar ıçın iki önemli uygulama ortamıdır. İlk olarak, bu tez araçsal arası ağlar ile akıllı şebekeler iletişim teknolojisini birleştirerek akıllı sayaç bilgilerini toplamak için yeni bir çözüme odaklanır. Akıllı sayaç bilgilerini toplamada insan gücünü saf dışı bırakmak için araçsal arası ağları kullandık. Bu çalışmada, akıllı şebeke uygulamalannda ilk kez IEEE 802.1Ip protokolü kullanılması önerilmiştir. Şemada, veri ilk olarak altyapıdan araca vasıtasıyla akıllı sayaçlardan otobüslere ve sonra araçtan altyapıya vasıtasıyla otobüsten otobüs durağına ulaşır. İkinci olarak, ağdaki zararlı düğümleri yakalamak ve elemek için bir güvenilir rota protokolü önerilmiştir. Ayrıca, önerilen çözüm iletilen veriyi de güvenceye alır. Son olarak, akıllı sayaçlardan bilgileri toplamak için toplu taşıma otobüsleri kullanarak güvenlik özellikleri eklenmiş bir veri toplama mekanizması önerilmiştir.Önerilen mekanizmaların performansları ortalama uçtan uca gecikme ve aktarılma oranı açısından incelenmiştir. Performans değerlendirmelerine göre, önerilen mekanizmalar istenilen aktarılma oranlarını iletişim gecikmesini arttırmadan elde etmiştir.

Recent improvements in wireless communication technology, the popularity of Wireless Sensor Networks has increased. Agriculture, air pollution monitoring, animal tracking, chemical leakage detection in rivers, earthquake early detection, environmental monitoring, forest fire detection, gas monitoring, healthcare applications, roadside and transportation applications, smart parking, smart roads, and surveillance are possible applications of Wireless Sensor Networks. Moreover, smart grids and vehicular networks are two important application environments for wireless sensor networks with several potential applications in these environments.Firstly, this thesis focuses on a novel solution for collecting smart meter data by merging vehicular ad-hoc networks and smart grid communication technologies. We apply vehicular ad-hoc networks to collect data from smart meters to eliminate the need for manpower. In this thesis, the use of IEEE 802.11p protocol has been proposed for the first time for use in smart grid applications. In our scheme, data flows first from smart meters to a bus through infrastructure-to-vehicle communication and then from the bus to a bus stop through vehicle-to-infrastructure (V2I) communication. Secondly, a secure routing protocol is proposed to detect and eliminate blackhole nodes in the network. Besides, the proposed solution secures the transmitted data. Finally, a data collection mechanism, with added security features, is proposed for collecting data from smart meters using public transportation buses.The performance of proposed mechanisms has been investigated in detail in the matter of average end-to-end delay and delivery ratio. According to the performance evaluations, the proposed mechanisms perform desired delivery ratios without increasing extra communication delay.