Inicializa¸c˜ ao do Sistema Multiagente de Controle de Tr´ afego

isoladas. Em seguida, s˜ao apresentados os detalhes a respeito do controle de siste- mas coordenados de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas. Por fim, s˜ao apresentados os detalhes de um controle de interse¸c˜oes baseado em ve´ıculos conectados.

7.3.1

Inicializa¸c˜ao do Sistema Multiagente de Controle de

Tr´afego

Esta se¸c˜ao tem como objetivo descrever o processo de inicializa¸c˜ao das instˆancias dos agentes participantes do sistema multiagente de controle de tr´afego. Tais agentes s˜ao

os seguintes: Centro de Controle de Tr´afego, Ve´ıculo e Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica. Antes de iniciar a descri¸c˜ao dos processos de inicializa¸c˜ao das instˆancias destes agentes, ´e necess´ario definir uma URI para identificar o sistema multiagente de controle de tr´afego. Sendo assim, a URI ´e definida da seguinte forma radnet://ttm/traffic - control/signal control/. A partir desta, as instˆancias dos agentes podem utiliz´a-la para registrar interesses e vias na camada de rede de seus ambientes. Tais ambientes, no contexto da HRadNet-VE, s˜ao n´os de rede. O termo ambiente est´a sendo usado aqui, por uma quest˜ao de coerˆencia com o paradigma de sistemas multiagentes.

Para que um agente Centro de Controle de Tr´afego possa entrar em opera¸c˜ao, ´e necess´ario o registro de interesses na camada de rede do ambiente, a fim de preparar o ambiente para comunica¸c˜oes centradas em interesses e mapear as a¸c˜oes executadas pelo agente, `a medida que o mesmo recebe uma mensagem de intera¸c˜ao. Durante o registro de interesses na camada de rede do ambiente, devem ser informados os seguintes dados: interesse, n´umero m´aximo de saltos (NMS) e a tecnologia de acesso `

a comunica¸c˜ao (TAC). Tal entrada de dados ´e comum para todos os agentes descritos nesta tese. A Tabela A.1 apresenta os interesses registrados por um agente Centro de Controle de Tr´afego e as a¸c˜oes executadas pelo agente.

Para que um agente Ve´ıculo possa operar, ´e necess´ario atribuir um valor ao parˆametro de configura¸c˜ao de performance relativo `a frequˆencia de intera¸c˜oes com um agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica, no que tange a notifica¸c˜ao da presen¸ca de um ve´ıculo em via controlada por uma sinaliza¸c˜ao semaf´orica. Segundo ZHENG et al. [30], o valor deste parˆametro deve ser igual a 1 Hz. Al´em desse parˆametro, outro que tamb´em ´e necess´aria a atribui¸c˜ao de um valor ´e aquele relativo a frequˆencia de intera¸c˜oes para realiza¸c˜ao de descobertas de ve´ıculos l´ıderes em uma via de entrada de uma interse¸c˜ao. Segundo ZHENG et al. [30], o valor deste parˆametro deve ser igual a 10 Hz. No que diz respeito a via onde o ve´ıculo se encontra, esta ´e configurada dinamicamente pelo agente, `a medida que o ve´ıculo trafega ao longo dos segmentos de via de uma rede vi´aria. Para tanto, a cada segundo o agente utiliza as coordenadas do GPS embutido no ve´ıculo conectado e a banco de dados de mapas local. Por fim, tamb´em ´e necess´ario registrar os interesses na camada de rede do ambiente que suporta o agente, assim como, mapear as a¸c˜oes que dever˜ao ser executadas, quando o agente receber uma mensagem de intera¸c˜ao. A Tabela A.2 apresenta os dados relativos ao registro de interesses no ambiente de um agente Ve´ıculo e as descri¸c˜oes das a¸c˜oes associadas aos interesses. No que diz respeito `as a¸c˜oes executadas pelo ambiente do agente Ve´ıculo, estas remetem aos procedimentos relativos `a execu¸c˜ao do protocolo de comunica¸c˜ao da HRAdNet-VE. Ap´os o registro dos interesses, o agente Ve´ıculo escalona duas a¸c˜oes em seu mecanismo de planejamento de a¸c˜oes, s˜ao elas: monitoramento de faixas e notifica¸c˜ao de presen¸ca na via onde ele est´a trafegando.

Para que um agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica possa operar, ´e necess´ario atribuir valores aos parˆametros de configura¸c˜ao de performance, de acordo com a atua¸c˜ao deste agente do sistema multiagente de controle de tr´afego. Os valores para es- ses parˆametros devem ser informados pelo engenheiro de tr´afego, quando o mesmo estiver configurando o sistema multiagente de controle de tr´afego, utilizando um sistema supervis´orio. Sendo assim, o engenheiro de tr´afego deve inicialmente atri- buir os valores dos parˆametros de configura¸c˜ao de performance comuns a todos os agentes Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica, que s˜ao: identifica¸c˜ao da sinaliza¸c˜ao semaf´orica, identifica¸c˜ao da interse¸c˜ao, periodicidade de obten¸c˜ao de dados, quantidade de ob- ten¸c˜oes de dados, tempo m´ınimo do intervalo de verde, tempo m´aximo do intervalo de verde, tempo do intervalo de amarelo, tempo de vermelho geral, via de entrada da interse¸c˜ao, grafo de controle utilizado durante a execu¸c˜ao do algoritmo SMER para controle de interse¸c˜oes isoladas, comprimento da ´area para monitoramento fluxo de tr´afego, e n´umero de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas da interse¸c˜ao. Ap´os isto, a aten¸c˜ao do engenheiro de tr´afego deve se voltar para a atribui¸c˜ao de valores dos parˆametros de configura¸c˜ao de performance dos agentes Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica con- troladores de sistemas coordenados de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas. Neste sentido, ele deve atribuir valores aos seguintes parˆametros: identificador do corredor contendo as sinaliza¸c˜oes semaf´oricas, grafo de controle utilizado pelo algoritmo SMER para controle de sistemas coordenados de sinaliza¸c˜ao semaf´orica, n´umero m´ınimo de ci- clos por opera¸c˜ao de coordena¸c˜ao de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas e n´umero m´aximo de ciclos opera¸c˜ao de coordena¸c˜ao de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas, periodicidade de com- partilhamento de m´edias de quantidades ve´ıculos de um grupo de sistemas coorde- nados de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas e periodicidade de atualiza¸c˜ao de demandas de corredores de sistemas coordenados de sinaliza¸c˜oes semaf´orica. No que tange lista de participantes do sistema coordenado de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas, seguimentos de via componentes do corredor, e lista de identifica¸c˜oes de corredores agrupados, es- tes s˜ao configurados automaticamente, `a medida que os agentes envia mensagens de intera¸c˜ao, contendo os interesses corridor participant traffic light e group mem- ber. Por fim, o engenheiro de tr´afego finaliza a etapa de atribui¸c˜ao de valores de parˆametros de configura¸c˜ao de performance, atribuindo os valores dos parˆametros relativos aos agentes Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica participantes de sistemas coordenados de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas. Sendo assim, o engenheiro de tr´afego atribui valores ao atributo identificador do corredor. Os identificadores dos controladores dos sistemas coordenados de sinaliza¸c˜ao semaf´oricas s˜ao registrados automaticamente, `a medida que os agentes controladores de sistemas coordenados de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas en- viam mensagens de intera¸c˜ao, contendo o interesse corridor controller traffic light. Por fim, os agentes Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica interagem com o agente Centro de Con- trole de Tr´afego, enviando mensagens de intera¸c˜ao com o interesse traffic light, a fim

de registrarem seus identificadores.

Al´em desses parˆametros de configura¸c˜ao de performance, os engenheiros de tr´afego tamb´em precisam informar as vias, onde os agentes Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica operar˜ao. Tais dados devem ser extra´ıdos de um banco de dados de mapas e, em se- guida, registrados na camada de rede do ambiente. Ap´os isto, um agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica inicia o registro de interesses na camada de rede de seu ambiente. Exis- tem interesses e a¸c˜oes que s˜ao comuns a todos os agentes Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica. Estes, por sua vez, s˜ao apresentados na Tabela A.3. Esses interesses garantem que os agentes Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica possam executar o algoritmo SMER para controle de interse¸c˜oes isoladas. Al´em desses interesses, existem aqueles que tamb´em s˜ao adi- cionados pelos agentes Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica que operam em sistemas coordenados de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas. Estes s˜ao apresentados nas Tabelas A.5 e A.6. Por fim, ainda existe um interesse que precisa ser registrado pelos agentes Sinaliza¸c˜ao Se- maf´orica cujas sinaliza¸c˜oes semaf´oricas n˜ao participam permanentemente (pertence a dois ou mais sistemas coordenados de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas) ou temporaria- mente (n˜ao ´e participante, mas integra uma interse¸c˜ao participante de um sistema coordenado de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas) de opera¸c˜oes de coordena¸c˜ao de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas. Os interesses registrados por estes agentes s˜ao apresentados na Tabela A.7

Ap´os a etapa de registro de interesses, um agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica verifica o estado inicial do multigrafo utilizado no controle da interse¸c˜ao, a fim de verificar se ele poder´a iniciar o intervalo de luz verde da sinaliza¸c˜ao semaf´orica que o embute. Se verdadeiro, a luz verde ´e acesa e, em seguida, o agente escalona uma a¸c˜ao para dar in´ıcio ao intervalo de amarelo, utilizando o tempo m´ınimo de intervalo de luz verde para isto. Se falso, a luz vermelha ´e acesa e, em seguida, o agente espera por revers˜oes de arestas por parte de seus vizinhos. Ap´os isto, se o agente ´e um l´ıder de um sistema coordenado de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas, ele deve verificar o estado inicial do multigrafo utilizado no controle de sistemas coordenados de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas, a fim de verificar se ele poder´a ativar o seu sistema coordenado de sinaliza¸c˜oes semaf´oricas. Se verdadeiro, o agente imediatamente executa o Algoritmo 18, que ´e apresentado na Se¸c˜ao 7.3.3. Por fim, os agentes Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica escalonam suas a¸c˜oes em seu mecanismo de planejamento de a¸c˜oes, a fim de obter as quantidades de ve´ıculos nas vias controladas por suas sinaliza¸c˜oes semaf´oricas.

7.3.2

Controlando Tr´afego em Interse¸c˜oes Isoladas

Esta se¸c˜ao tem como objetivo apresentar a abordagem algor´ıtmicas para controle de tr´afego em interse¸c˜oes isoladas, que, por sua vez, ´e proposta por esta tese. O detalhamento desta abordagem n˜ao serve somente para descrever os algoritmos uti-

lizados no controle de interse¸c˜oes isoladas, mas tamb´em como ela tira proveito das caracter´ısticas da HRAdNet-VE.

Monitoramento de Mudan¸cas de Faixas ou Vias

Ap´os o in´ıcio de sua opera¸c˜ao, os agentes Ve´ıculo iniciam o monitoramento de faixas, tendo em vista que o agente deve ter ciˆencia da via em que eles est˜ao trafegando. Para tanto, eles escalonam periodicamente a¸c˜oes, de modo que eles possam detec- tar qualquer mudan¸ca de faixa ou via. Estas a¸c˜oes executam o Algoritmo 4. O algoritmo inicia obtendo o identificador da via (idV ia) onde o ve´ıculo conectado se encontra e, em seguida, verifica se houve uma mudan¸ca de faixa ou via. Se verda- deiro, o algoritmo remove o interesse vehicle out <id. da via>, antes que aconte¸ca a atualiza¸c˜ao da via atual e anterior. Ap´os isto, ele envia uma mensagem contendo o interesse vehicle out <id. da via>, incrementa o n´umero de tentativas de notifi- cacao de mudan¸ca de faixa ou via (numT entN otif M udancai) e inicia a espera de

uma confirma¸c˜ao por parte de um agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica. O algoritmo envia M sgi para frente, utilizando uma interface de acesso `a comunica¸c˜ao do tipo IEEE

802.11, a fim de notificar o agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica da via anterior. Al´em disto, o algoritmo reconfigura a camada de rede do ambiente, removendo a faixa ou via anterior e adicionando a faixa ou via atual. Al´em disto, o algoritmo reconfigura o registro de interesses, de acordo com a atualiza¸c˜ao da via atual e anterior. Embora o ve´ıculo possa ter mudado, ele precisa continuar enviando mensagens de notifica¸c˜ao acerca da mudan¸ca de faixa ou via, caso algum agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica n˜ao te- nha tomada ciˆencia desta mudan¸ca. Enquanto o n´umero de tentativas de notifica¸c˜ao mudan¸ca (numT entN otif M udancai)for menor que o n´umero m´aximo de tentativas

de notifica¸c˜ao de mudan¸ca (paramN umM axT entN otif M udancai), o algoritmo en-

via mensagens de notifica¸c˜ao e, em seguida, incrementa o n´umero de tentativas de notifica¸c˜ao de mudan¸ca.

Notifica¸c˜ao de Presen¸ca de Ve´ıculo na Via `

A medida que um ve´ıculo conectado entra nos seguimentos de via de uma rede vi´aria, o agente Ve´ıculo inicia uma tentativa de intera¸c˜ao com algum agente Sina- liza¸c˜ao Semaf´orica, executando uma a¸c˜ao escalonada, conforme o parˆametro relativo a periodicidade de notifica¸c˜ao de um ve´ıculo em uma via. A execu¸c˜ao da a¸c˜ao ´e des- crita pelo Algoritmo 5. O algoritmo inicia, verificando se a via possui sinaliza¸c˜ao semaf´orica. Se verdadeiro, ele verifica se o seu ve´ıculo conectado est´a dentro da ´area de monitoramento de tr´afego relacionada a sinaliza¸c˜ao semaf´orica da instalada na via. Se verdadeiro, o ele verifica se algum agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica confirmou sua presen¸ca na via (presencaSinalizacaoi). Se falso, ele verifica o se o n´umero de

tentativas de notifica¸c˜ao (numT entativasN otif icacaoi) ´e menor que o parˆametro de

configura¸c˜ao de performance (paramN umM axT entativasN otif icacaoi). Se falso,

ele inicia o controle de interse¸c˜ao utilizando ve´ıculos conectados. Se verdadeiro, ele cria o interesse vehicle on <id. da via> e, em seguida, cria uma mensagem de intera¸c˜ao com mesmo. Al´em do interesse, M sgi tamb´em ´e configurada com um

destino igual a nulo, pois o agente Ve´ıculo n˜ao conhece a identifica¸c˜ao do agente Si- naliza¸c˜ao Semaf´orica. Finalizando a configura¸c˜ao de M sgi, o agente indica a via por

onde a mensagem de intera¸c˜ao deve trafegar, assim como, a dire¸c˜ao de propaga¸c˜ao da mensagem, que ´e para frente, e a tecnologia de acesso `a comunica¸c˜ao da interface de comunica¸c˜ao sem fio. A mensagem tamb´em deve conter um parˆametro posicao, contendo a posi¸c˜ao geogr´afica atual do ve´ıculo. Por fim, o agente envia a mensagem e, em seguida, incrementa numT entativasi.

Ao receber uma mensagem mensagem com o interesse vehicle on <id. da via>, o agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica executa o Algoritmo 6. O algoritmo inicia, verifi- cando se a origem da mensagem est´a atr´as da sinaliza¸c˜ao semaf´orica e se est´a dentro da ´area de monitoramento de tr´afego da via. Se verdadeiro, ele verifica se o identifi- cador da origem da mensagem (M sgj.origem) n˜ao existe no conjunto de ve´ıculos da

via (veiculosV iai). Se verdadeiro, ele registra o identificador da origem da mensa-

gem no conjunto de ve´ıculos da via. Em seguida, ele cria uma mensagem contendo o interesse roadway presence confirmation. Esta mensagem deve ser enviada direta- mente para a origem da mensagem recebida (M sgj.origem). Por isto, ela tem seu

campo destino cofigurado com M sgj.origem. A via indicada para envia de M sgi

deve ser a mesma via da mensagem recebida (M sgj.via) e, por isto, a mensagem

deve ser propagada para tr´as, fazendo com o campo dire¸c˜ao seja configurado com o valor -1. Ao final da configura¸c˜ao da mensagem, ela configurada com a tecnologia de acesso `a comunica¸c˜ao da mensagem recebida (M sgj.tac). Por fim, M sgi ´e enviada.

Ao receber uma mensagem de intera¸c˜ao, contendo o interesse roadway presence - confirmation, o agente Ve´ıculo trata tal mensagem, executando o Algoritmo 11. O algoritmo inicia, verificando se o agente ´e o destino da mensagem. Se verda- deiro, ele verifica qual a interface de acesso `a comunica¸c˜ao encaminhou a men- sagem. Se for uma interface baseada no padr˜ao IEEE 802.11, o algoritmo veri- fica se a mensagem possui um parˆametro ctrlIntersecao. Se verdadeiro, o ve´ıculo inicia o processo de controle de intersecao com ve´ıculos e, em seguida, atribui o falso `a vari´avel presencaSinalizacaoi. Caso contr´ario, o algoritmo somente atribui

verdadeiro `a vari´avel presencaSinalizacaoi. Caso a mensagem de intera¸c˜ao chegue

por uma interface baseada no padr˜ao LTE, o algoritmo atribui o falso `a vari´avel presencaSinalizacaoi. Por fim, o algoritmo atribui zero `a vari´avel respons´avel em acu-

mular o n´umero de tentativas de notifica¸c˜ao de presen¸ca (numTentativaNotificacaoi).

contendo o interesse vehicle out <id. da via>, ele executa o Algoritmo 8. O algo- ritmo inicia verificando se a origem da mensagem est´a atr´as da sinaliza¸c˜ao semaf´oria e se est´a dentro da ´area de monitoramento de tr´afego da via. Se verdadeiro, ele veri- fica se o identificador da origem da mensagem (M sgj.origem) existe no conjunto de

ve´ıculos da via (veiculosV iai). Se verdadeiro, ele remove o identificador da origem

da mensagem no conjunto de ve´ıculos da via. Em seguida, ele cria uma mensagem contendo o interesse roadway left confirmation. Esta mensagem deve ser enviada diretamente para a origem da mensagem recebida (M sgj.origem). Por isto, ela

tem seu campo destino configurado com M sgj.origem. A via indicada para envia

de M sgi deve ser a mesma via da mensagem recebida (M sgj.via) e, por isto, a

mensagem deve ser propagada para tr´as, fazendo com que o campo dire¸c˜ao seja configurado com o valor -1. Ao final da configura¸c˜ao da mensagem, ela configurada com a tecnologia de acesso `a comunica¸c˜ao da mensagem recebida (M sgj.tac). Por

fim, M sgi ´e enviada. Ao receber esta mensagem, um agente Ve´ıculo atribui o va-

lor verdadeiro para a vari´avel confirmacaSaidai e atribui o valor zero `a vari´avel

numTentNotifMudancai (veja Algoritmo 4). Isto acontece indenpedente da tecnolo-

gia de acesso `a comunica¸c˜ao utilizada para transmitir a mensagem. Obten¸c˜ao de Quantidades de Ve´ıculos em Vias

Para obter a quantidade de ve´ıculos de uma via, um agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica precisa periodicamente acumular as quantidades de ve´ıculos que trafegaram na via durante intervalos de tempo para obten¸c˜ao de tal dado. Ap´os um determinado n´umero de obten¸c˜oes de quantidades de ve´ıculos, o agente precisa realizar uma agrega¸c˜ao destes dados e, em seguida, compartilhar a sua demanda com outros agentes do sistema multiagente de controle de tr´afego. Para tanto, de acordo com o valor do parˆametro de periodicidade de obten¸c˜ao da quantidade de ve´ıculos de uma via, o agente escalona a¸c˜oes que executam o Algoritmo 9. Neste algoritmo, o agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica compartilha a m´edia das quantidades de ve´ıculos com seus vizinhos de interse¸c˜ao (Linha 10) e agente Centro de Controle de Tr´afego (Linha 12).

Al´em disso, o agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica periodicamente o Algoritmo 10. A periodicidade de execu¸c˜ao deste algoritmo ´e definida pelo parˆametro de periodici- dade de obten¸c˜ao de quantidades de ve´ıculos. O Algoritmo 10 tem como objetivo requisitar que os ve´ıculos dentro da ´area de monitoramento de tr´afego reenviem suas notifica¸c˜oes de presen¸ca. Este algoritmo envia para tr´as da sinaliza¸c˜ao semaf´orica uma mensagem com interesse roadway presence request por meio de uma interface de comunica¸c˜ao baseada no padr˜ao IEEE 802.11.

Ao receber uma mensagem de intera¸c˜ao, contendo o interesse roadway presence - request, um agente Ve´ıculo trata esta mensagem, executando o Algoritmo 11. O

algoritmo inicia, verificando se a via da origem da mensagem ´e igual a via onde o ve´ıculo est´a trafegando. Se verdadeiro, ele verifica qual a tecnologia de acesso `a comunica¸c˜ao foi utilizada pela origem, quando esta enviou M sgj. De acordo com a

tecnologia de acesso `a comunica¸c˜ao, o agente Ve´ıculo configura uma mensagem de resposta e, em seguida, a envia para a origem da mensagem recebida.

Ao receber a mensagem de intera¸c˜ao , contendo o interesse roadway vehicle - amount, um agente Sinaliza¸c˜ao Semaf´orica trata a mensagem, executando o Algo- ritmo 12. O algoritmo inicia, incrementando o n´umero de m´edias de quantidades de ve´ıculos recebidas (numM ediasQtdeV eiculosi). Logo ap´os, ele registra o valor do