Penjadwalan Tidur RSU Kooperatif untuk Koridor V2I Hijau

Kerangka MDP Terkendala untuk Koordinasi Roadside Unit yang Hemat Energi

Yousef AlSaqabi· 2026· DOI 10.48550/arXiv.2606.29609

Masalah inti

Seiring skala penerapan vehicle-to-infrastructure (V2I) yang terus bertambah, roadside unit (RSU) yang mengonsumsi 10-25W secara terus-menerus namun melayani lalu lintas yang sangat sedikit pada jam-jam sepi menjadi sumber pemborosan energi yang kian besar. Penjadwalan tidur dapat memanfaatkan variasi diurnal yang mencolok pada lalu lintas perkotaan, tetapi overhead pemulihan layanan WAVE hingga 100ms hampir menghabiskan anggaran latensi 3GPP TS 22.185, sehingga keputusan tidur yang independen menjadi berisiko. Makalah ini mengusulkan kerangka kooperatif di mana RSU hulu berbagi sinyal deteksi lalu lintas dengan tetangga hilir melalui tautan infrastructure-to-infrastructure, sehingga memungkinkan bangun prediktif yang memanfaatkan korelasi spasial antar persimpangan yang berdekatan.

Algoritma kooperatif menurunkan konsumsi energi koridor sebesar 59,5% dibandingkan operasi selalu aktif sambil mempertahankan 99% kepatuhan latensi. Algoritma ini memberikan tambahan penghematan 7,7 poin persentase dibandingkan optimasi independen per-RSU pada RSU hilir dengan korelasi spasial ρ \geq 0.97 . Diekstrapolasikan ke penerapan perkotaan 200 RSU, pendekatan kooperatif menghasilkan perkiraan pengurangan 5,25 ton CO2 per tahun. Penghematan energi ini dicapai tanpa melanggar anggaran latensi 3GPP TS 22.185, karena mekanisme bangun prediktif memastikan pemulihan layanan sebelum kendaraan tiba.

Seiring skala penerapan vehicle-to-infrastructure (V2I) yang terus bertambah, roadside unit (RSU) yang mengonsumsi 10-25W secara terus-menerus namun melayani lalu lintas yang sangat sedikit pada jam-jam sepi menjadi sumber pemborosan energi yang kian besar. Penjadwalan tidur dapat memanfaatkan variasi diurnal yang mencolok pada lalu lintas perkotaan, tetapi overhead pemulihan layanan WAVE hingga 100ms hampir menghabiskan anggaran latensi 3GPP TS 22.185, sehingga keputusan tidur yang independen menjadi berisiko. Makalah ini mengusulkan kerangka kooperatif di mana RSU hulu berbagi sinyal deteksi lalu lintas dengan tetangga hilir melalui tautan infrastructure-to-infrastructure, sehingga memungkinkan bangun prediktif yang memanfaatkan korelasi spasial antar persimpangan yang berdekatan.

Masalah penjadwalan tidur kooperatif dirumuskan sebagai proses keputusan Markov terkendala (CMDP) untuk meminimalkan konsumsi energi sekaligus memenuhi kendala latensi. CMDP didekomposisi menjadi submasalah per-RSU yang dapat diselesaikan dengan value iteration. Empat algoritma dengan tingkat kecanggihan yang meningkat dievaluasi: (1) baseline selalu aktif, (2) optimasi independen per-RSU, (3) kooperatif dengan pensinyalan hulu, dan (4) kooperatif dengan bangun prediktif. Kerangka ini diuji pada data lalu lintas per jam nyata dari empat persimpangan bersinyal berurutan di Kuwait City, yang mencakup total 762.050 kendaraan selama lima hari. Korelasi spasial antar persimpangan yang berdekatan diukur, dengan RSU hilir menunjukkan korelasi ρ \geq 0.97 .

Hasil menunjukkan bahwa memanfaatkan korelasi spasial antar persimpangan yang berdekatan melalui pensinyalan kooperatif secara signifikan meningkatkan efisiensi energi di koridor V2I. Peningkatan 7,7 poin persentase dibandingkan optimasi independen menyoroti nilai komunikasi infrastructure-to-infrastructure. Formulasi CMDP secara efektif menyeimbangkan trade-off antara konsumsi energi dan latensi, dengan value iteration memberikan solusi yang layak secara komputasi. Perkiraan pengurangan CO2 sebesar 5,25 ton per tahun untuk penerapan 200 RSU menegaskan dampak lingkungan dari desain V2I hijau. Pekerjaan selanjutnya dapat memperluas kerangka ini ke pola lalu lintas yang heterogen dan jaringan perkotaan yang lebih besar.

Praktisi dan peneliti ilmu komputer

Membuka konten member…