Indonesi an  Journa of El ect ri cal  Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   13 ,  No.   3 Ma rch   201 9 , p p.   884 ~ 891   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 3 .i 3 .pp 884 - 891     884       Journ al h om e page http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Traffic c ongesti on  detecti on in a c ity using  clusteri ng techn iqu es  in VANE Ts       An it a M ohanty 1 S udip ta M ahap at r a 2 Ur mi la Bhanj a 3   1 Depa rtment of  El e ct roni cs  &   In strum ent at ion   E ngine er ing, SIT ,   India   2 Depa rtment of  El e ct roni cs  &   Elec tr ic a Com m unic a ti on  Engi ne e ring,   II T, India   3 Depa rtment of  El e ct roni cs  &   T el e comm unic at i on  Engi n ee ring ,   IGIT,   Ind ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Ma 9 , 2 018   Re vised  N ov   27 2018   Accepte d   Dec   ,  20 18       Road  tra ffi con gesti on,   ser iou il lne ss   in  deve l oping  reg ions,  is   one  of  the   bigge st  proble m in  our  day - to - da y   l ife,  resultin in  del a y s,  wasta ge  of  fue l   and  m one y .   In  t his  pape r,   ne m odel   is  dev el oped  using  Sim ula ti on  o Urban  Mobili t y   (SU MO si m ula tor  for  sim ula t in re al ist ic   tra f fic   sc ena rio   for  la rg c ity   l i ke  Bhubane sw ar   where ,   tra ffi c ongesti on  is  cr it ical  issue.   In  c ity ,   tr aff i c conge stion is c h ara c te ris ed  b y   m an y   par amete rs s uch  as  r api d   growth  of  popula t ion ,   num ber   of  four  whee le rs,   ina dequate   and   poor  roa infra struc ture a nd  shortage   of  ph y sic al   p la to   gover the  dev el opm ent s ,   which  ar foc us ed  on  enh ancin the   vo lume  o the   ro ads  b y   rai sing  th num ber   of  la n es,   over - passes,   under passes  a nd  over - bridge s   at   m an y   junc ti ons .   How eve r,   for  th succ ess  of  the se  m aste pl ans  to  fully  over come   the   cong esti on  i ss ues,   it   is  ne ces sar y   to  tra nsm it  the   conge stion  informati on   to  vehicle coming  towar ds  co ngesti on  ar ea   b using  Vehi cu la Ad - ho c   Network.   Thi pape r   an aly z es  cl uster ing  te chn ique in  Vehic u la Ad - hoc   Networks  to  det ect  conge stion   in  roa ds  with  the   m ini m al   infra struct ur al  support.   The   ra dat from   vehi cles  are   class ified  using  cl uster  ana l y sis.  Out   of  num ber   of   al gorit hm tha t   are   used  to  solve  the   conge st i on  det ection   proble m ,   thr ee   i m porta nt  al gor ithm such  as  Cent roid  base d   K - m e ans,   object   base FC and  FK al gorit hm are   compar ed  in  thi work  on  the   basis  o f   dat po int and   num ber   of  cl ust e rs.  The   result o the   al gori thms   are   cl ose  to  ea ch  oth er ,   but  fuz z y   techniques   are   pre fer ab le  as  the   tra ffic   si tua ti ons  ar e   d y nami in   na tur e.   Ke yw or ds:   Fu zzy  C - m eans Clusterin g   Fu zzy   K - m eans Clusterin g   K - m eans Clust erin g   Traffic  Co nges ti on   Veh ic ular A d Ho c  N et wor k     Copyright   ©   201 9   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed.   Corres pond in Aut h or :   An it a M oh a nty ,   Dep a rtm ent o f El ect ro nics  & I ns tr um entat ion  Enginee rin g,   SI T,  Bh ubanes war,  751024,  Ind ia .   Em a il anita @sil ic on .ac.i n       1.   INTROD U CTION   Transp or ta ti on   traff ic   co ntr ol  is  crit ic al  prob le m   in  this  adv a nce era.  lot  of   ti m and   fu el   ar e   wasted   eve ryd ay   by  veh ic le s   facin c on ges ti on   a rou nd  th w or l [1 ] .   T he  reas on  be hi nd  it   is  the   inc rease  i popula ti on   a nd  the  num ber   of  veh ic le in  la r ge  ci ti es.  Be caus of  this,  a autom at ed  traff ic   con t ro syst e m   is  require t m anag e   the   c ongestio pro blem   s m oo thly   and  on  c onti nuous  basis  [ 2] Tra ff ic   c on gestio ns  occur  ei ther  due  to  s om e xter nal  facto rs   su ch  a r oad  m ai ntenan ce,   ru s hours,  heav rain,   fog  a nd   bo tt le nec c on diti on ,   et c.,  w hich  a re  pr e di ct able  or  unpredict able  inci de nts  create due  to   the  be ha viour   of  dr i ver s acci de nts,  et c.  In   la r ge  ci ti es  traff ic   congesti on  is  beco m ing   wor se  due  to  t he  r ise   in  popula ti on,  the   nu m ber   of   fou w heelers r apid  dev el op m ent  of  busine s centres  a nd  an  inc rease  in  so ci al   an eco no m ic  act ivit ie s.   As  day  by  day  the  num ber   of   veh ic le is  incr easi ng,  traf fic  congesti on  bec om es  t ypic al   scenari i la rg ci ti es  w hi ch  waste  l ot   of   ti m as  well   as  fu el In   la rg ci ti es,  w o bse r ve  cert ai hu dd le li ke  the   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le cEng& C omp Sci   IS S N:  25 02 - 4752       Tra ff ic  con gestion   detect io i n a city  usi ng c lusteri ng tech ni qu es  in  V ANE Ts   ( Anita  Moh an ty )   885   beh a vior  of  ou tsi der s,   co ns tr uc ti on /re pair  w ork  of  r oa ds /p avem ents,  wea ther  c onditi ons   an the   be ha vi or   of  street   hawker s that  slow   dow the  traff ic   and  create   pr oble m s   fo pe op le   travell in from   on e p la ce  to  an oth e r.  Also ,   the   co ns t ru ct io of  r oa ds/ pav em ents  or   re pair  of  pot  hole ca us m ore  am ou nt  of  de la and  in  t urn   le ad  to  sever tra ff i congesti on.  Dr ai nag syst em s   in  citie o rainy  days  work   bad ly   an introd uce  de la ys  of   about  30  to  45   m inu te in   tra vel.  S om et i m e s,  co ngest io ns   ta ke  place  due   to  U - tu r of   ve hicle duri ng  peak  hours.  T he  ci ty   adm inist rator ar try in t work  out  th pro blem   by  wide ning  the   r oads,  by  co ns t ru ct in ov e r - bri dges,  over - pa sses,  un derpasses   et c.  at   the  ju nctions.  S uch  ste ps  a re  not  s uffic ie nt   enou gh  to  m i nim iz traff ic now - a - da ys.   Hen ce , effici en t i ntell igent sys tem s ar e req uir ed  to b e im ple m ented  to contro l t he  cu rr e nt  traff ic  j am s   in  bi ci ti es,  w her ve hicle c an  c omm un ic a te   with  each   ot her   us i ng   Ve hicular  Ad  H oc  Netw orks  (VA NETs )   to  ove rco m the  c ongestio pro blem   [3 - 5] These  c onge sti on   detect io m echan ism s   i m ple m ented  in  a intel li gen syst e m   can  be  cat egorized  int two  ty pes:  tr aff ic   m anag em ent  con tr ol  un it   base c onge sti on  detect ion   a nd  VANET   base co ng est i on   de te ct ion In   t his   first  a ppr oach  ple nty  of  se ns ors  a re  i ns ta ll ed  to   gathe traf fic  inf or m at ion   an the  co ntr ol  unit   is  us ed  to  gove r the  eve nt   of   r oad   c onge sti on   by  sc ru t inizi ng  the  data  c ollec te f r om   the  sens or s   [ 6 - 9].  I th sec ond  a ppr oach  ve hicle in  m ov i ng  conditi on  are   us e to   colle ct   the  in f or m at ion   of  ve hicle in  cl os e   pro xim i ty   and  ta ke  decisi on  about  c ongesti on  an e xc ha nge  the  ro a c onditi on   due  to  c onge sti on   with  the   oth e ve hi cl es.   Acc ordin to   num ber   of  congesti on  det ect ion   m et ho ds   s uc as  autom at ic   tr aff ic   co ngest io ide ntific at ion   bas ed  on  gai am plifie theor [ 10] co ng est ion  recog niti on   us i ng   wav el et   te chn i qu [11]  an co ng est i on   de te ct ion   by  patte rn   rec ogniti on  [12],  t he  am ount  of   m essages  received  f r om   ind iv idu al   ve hicle are  m or e.  As  t he  ba ndwidt avail abili ty   in  VANET  is  finite m essage  ag gre gation  sc hem e   is  re qu i red  to   be  c onside re d.  A   str uctu re - f ree  m essage  a ggre gation  sc hem i s   descr i bed   in  [13]  wh e re  ind i vi du al   ve hicle   with  the  othe veh ic le m ay  beh ave  as  m e ssage  ag gregat or,  but  the  disa dvanta ge  is  t hat  it   shou l be  within   pre def ine area  of   t he  e ve nt.  C ooper at i ve  T raffic   Co ngest io Detect ion  (C oT EC)  is  a   m et h od  [ 14] w hich  h an dles  a   m ess age  a ggre gatio t ech ni qu e   ba sed  on  f uzzy  l ogic   to   detect  the c onge sti on   on the  road . B ut, none  of these m et hods  a re a ble to r edu ce  the  ba nd width re quirem ent.   As  the  m ov e m ent  of   veh ic le is  dynam ic  in  nat ur e,  a   f uzzy  log ic   bas ed  cl us te rin te chn i qu e   is   pr e fer a ble.  At  jun c ti on,   w he veh ic le a r facin c onge sti on ,   nea rer  ve hicle ha ve  t heir  par am et ers  ve ry   cl os to   eac oth e r.   So,  by  us in a ppr opri at cl us te rin al gorithm   cl us te can   be   f or m ed  with   pa ram et ers   m or si m il ar  to  each  oth e r.  When  t heir  cl us te centres  a re  cl os to  eac othe r,   it   m eans  that  the  veh ic le a re  in   a close  pro xim it y l eading  t c ongestio n.   On e o t he  popula te ch niques   - m eans  cl us te ring   (a h ar cl ust ering   te c hn i que)  is  fast, r ob us t,  easi e r   to  i m ple m ent  and   bette co m pu ta ti on al   tim e.  But  it   is  u ns uc cessf ul  in  getti ng   ov e rla pp i ng   cl us te rs  [15].  I fu zzy   cl us te ri ng  te chn i qu e s,  an  obj ect   is  no on ly   the  m e m b er  of   cl us te bu m e m ber   of   m any  cl us te rs.   But   this  syst e m   is   relat ively   co stl ie than  hard  com pu ti ng   t echn i qu e s.   O ur  pap e com par es  three  di ffere nt   cl us te rin al gorithm to  de te ct   congesti on  by  ta king  s om of   the   ve hicle   pa ram e te rs  li ke  s pee d,   fuel   consum ption   a nd   C O e m issio i nto   c on si de rati on   i V A NET  e nv ir onm ent.  I our  rese arch  w or k,   - m e ans,   Fu zzy  C - m eans and  F uzzy  K -   m eans clustering alg o rithm s ar e a naly sed b ased  on their  e xecu ti on ti m e.   These  a bove  cl us te rin te ch niques  are  te s te to  co ntr ol   the  traf fic  prob le m   in  big   ci ty   li ke   Bhuba nesw a r,   an   adm inist rativ e,  inf orm ation   te chnolo gy,  edu cat io an tourism   dr ive ci ty Altho ugh  these  te ch niques   exi st,  these   we re   ap plied  for  t r aff ic   c ongestio detect ion  ea rlie r.   In  this  pa per  the  real  world   veh ic le   data  ar extracte a nd  sim ulate in  m at   la us in t hese  te c hn i qu e s.   Sect io giv es  a ov e r view  of   a   VANET T he   co ngest ion  a Kali nga  Hospita J unct io of  B huba nes war  Ci ty   is  create us i ng  SU MO   si m ulator  an var i ou pa ram et ers  are  e xtra ct ed  f or   cl ust erin as  ex plain ed  in  Sect io 3.   T he  m et ho dolo gies   are  ex plaine i Sect io 4.   T hese  are   il lustr at ed  ta king  one  exam ple  scenari with  t he  resu lt are   re porte in  Sect ion   5. Fina ll y, Sect ion   c on cl ud e s the  paper       2.   VANET:  A N OVER VIEW   VANETs   are  c os ef fecti ve,   di stribu te traf fic  congesti on  de te ct ion   syst em s.  These  generall requir e   set   of   inex pe ns ive  de vices,  wh ic can  be  i ncor porated  int ve hicle and   wh ic com m u nicat with  sat el li t e   to  accum ulate   the  data  and   tr ansf e it   to  the  syst e m .   In   an   In te ll igent  Tr ans port  Syst em   (I TS),   eac dev ic works  as  se nsor recei ver   a nd   r ou te r   to  broad ca st  the  in f or m at ion   thr ou ghout  the  network,  f or  sa fe  an co m fo rtable  dri vin a nd  tra ve ll ing   e xp e rien ce.  T his  c on ti nuous  e xc hang of  in f or m at i on  bet wee ve hicle include data  a bout  the  s peed   of   the  ve hicle and   t heir  locat ion s V ANETs   are  us e in  a ITS  to  im pr ov the  dr i ving effic ie ncy, tra ff ic  sa f et y and  c om fo r t   and also  d et e ct  r oa c ongest ion   [ 16,   17 ] .   The  m ai com pone nts  of  a I TS,  as  sho wn  in  Fi gure  are:   A pp li cat ion  U nits  ( AU s ),   ve hicle   Boa r Un it (B Us an Roa Si de  U nits  (RS Us),  in sta ll ed  separ at el or   integ rate with  B Us.  A Us  are  sop histi cat ed   dev ic es  w h ic pro vid a ppli cat ion relat ed   to  ve hicle   saf et y.  BUs  are   instal le on   bo ard   of  veh ic le   an com m un ic at with  BUs  i ns t al le in  ot her   veh ic le or   wi th  Roa Side   Un it s.  T hey  al so   c omm un ic a te   with  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                IS S N : 2502 - 4752   Ind on esi a J  E le cEng& C omp Sci,   V ol.  13 , No 3 Ma rch 2 019   :   884     891   886   AU s RS Us  a r fixe unit in sta ll ed  al ong  t he  si de  of  the  r oad  to  pro vid e   the  co ve rag e   a nd  co nnect ivit to  al veh ic le [19].             Figure  1. A rch i te ct ur of   an  ITS [ 18]     Figure  2.  Proce ss Flow  for  e xt racti ng Real  Tim e d at from  v ehicl es       3.   E X T R AC TI O O F P ARA METE RS US I NG SU MO  SI MU L ATO R   Si m ulati on   of   Urba Mob il it (S UMO sim ulator  is  us e to  create   traffi scenario   f r om   wh ic the   par am et ers  of   veh ic le are  e xtracted  to  det ect   the  con ges ti on   in  par ti cular  junc ti on.  The  proces flow   f or   extracti ng  real  tim e   data  fr om  veh ic le is  sh own  in  Fig ur 2.   The  real  m a of   Kali ng H os pital   Junct io n,   the   m os cro wd e j unct io of  Bh ub a nes war,  is  ta ken   from   Op en  Street   Ma a nd   giv e to  S UMO  f or  si m ulati on   of  real   tim e   traf fic  sce nari o.   S UMO   is  an  op e sourc e,  hi gh ly   port able,  m ic ro sco pic  an co nti nuou s     ro a traf fic  s i m ulati on   pac kag desig ne to  handle  la rg ro a ne twork s.  T he  s cenari os   in  S UMO     si m ulator  has  t wo   pa rts:  ro a netw ork  (m ap inclu ding  ro a ds st reets,  tra f fic  li gh ts  j unct ion et c.  a nd  t raffic  dem and   expres sing   the  detai ls  of   ve hicle li ke  sp ee of  ve hicle s,  directi on,  de pa rtur ti m and   arr ival   tim e,  po sit io et c.   Figure  3( a )   sh ows  t he   i m po rt  net work   of  Kal ing Hospita Ju nc ti on   ta ken   from     http:/ / openst re etm ap. org [20] .         (a)     (b)     Figure  3. (a ) O rigin al   O pen St reet M ap o f Ka li ng Hospita Ju nc ti on, Bhu ba nes war   [ 20 ]  a nd  ( b) I m po rte m ap  from  O S M i S UMO         This  dow nlo a de m ap  save i . os m   file   for m at   is  i m po rted  to   S UMO   to  create   traf fic  e nv i ronm ent  wh ic is  save in  .c f file   as  show in   Figure  3(b)   with  the  help   of   Netco nve rt,  P olyc onvert   an rand om Trips. py   too ls.  T he  c ongestio on  a   ro a in   S UMO  sim ulato is  create by  de la yi ng   ve hicl on  a   la ne,   w hich  c an  be  ass um e as  an  acci de nt  on   r oa in  real  world At  Kali nga  Ho s pital   Ju nct ion   th e   congesti on  is  create in  S UM as  show in  the  Figure  4.  T hen   the  raw   outpu ts,  wh ic con ta in la ne  id CO,   CO 2   ,NO x,,  PM x,  no ise f uel  con s um ption m axim u m   sp eed,  m ean  sp eed  et c.  are  extracte from   the  si m ulator   for  sim ulati on .   O pen S t reet Map   (O SM ) ( www.ope ns treetmap.o rg)   Si mul ati on of Urb an Mob i l i ty   (SUM O )   P y thon   Extr ac ti on of pa r ameters   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le cEng& C omp Sci   IS S N:  25 02 - 4752       Tra ff ic  con gestion   detect io i n a city  usi ng c lusteri ng tech ni qu es  in  V ANE Ts   ( Anita  Moh an ty )   887       Figure  4. Co ngest ion  c reated   at  the K al i ng a   Ho s pital  Juncti on       4.   CLUS TE RI N G A L GO RIT HMS FO R D ET ECTION  OF  CONGES TION   Mostl y,  ve hicle instal le with  var ie ty   of  on - bo a rd  sen sors  gen e rate  ple nty  of  m essages  that  yi el the  issue  of   c ha nn el   com petition   an ex ha ust   the  lim i te avail able  band width.  In   V AN E T,  on  boa rd   unit are  instal le i ve hicle to  ac cum ulate   the  outp uts  of  the   se ns ors  s uc as  t he  veh ic le s pe ed,  f uel  c onsum pt ion   and  CO 2   em iss ion   i nto   si ng le   m essage  an tra ns m it   to  a ll   veh ic le out  of   w hich  one  beh a ves  a node   to   process  them   us ing   cl ust erin te chn iq ue.   Usi ng   cl us te rin t echn i qu e s,  the  dataset   is  pr eci sel par ti ti on e into   c lusters  s uc t hat  the  data  i each  cl ust er  ha the  sam disti nguish e at tri bu te .   T he  veh i cl es  with  t he  s a m or  near ly   sam sp eed  are  gro up e to gethe into   sing le   cl us te r.   T he  m ini m u m   distance  bet ween   t he  cente rs  of   the cluster de ci des  the  close ness betw ee t he  cl ust ers  a nd  u lt i m at el y t he  congesti on i a  lane.     4.1.     K - me an s  C lus tering   - m eans  cl us te ri ng  is  par ti ti onin al go rithm   w her e     obj ect of  data  set     are  orga nized   into    par ti ti on ( w her the  pa rtit i on a re  re prese nted  as  cl us t e r.   He re,  t he  obj ect belo ng  to  cl us te a re   sai to  be  “si m il ar”  to  each  ot her   a nd   dissim il ar”  to  ob j ec ts  in  oth er  cl ust ers  in  te rm of   the  at tribu te of   th e   data  set   [ 21 - 22] .   I t he  Ce ntr oid - base - m e ans   cl us te ri ng  te chn iq ue   the   Ce ntro i of  a   cl us te i s   the   c enter   po i nt  a nd  is  diff e ren ti at ed  fro m   data  po ints   by  E uclidean   di sta nce  bet wee the   tw obj e ct (or  points)   and    .     4.2.     F uz z C -   mea ns clus ter ing   The  F uzzy  C - m eans  (F CM )   cl us te rin is  an  un s uper vis ed  cl us te rin al gorithm   wh ic cre at es    cl us te rs  by  ta kin the  data  points  ha vi ng   a   high  de gr ee  of  belo ngin gnes to  that  cl us te r.   T he  distan ce   from   any  giv e data   poi nt  to   t he  c luster   center   is   ex presse as  m ini m u m   obj e ct ive  f unct io [23 - 24] ( 2 ) is   us e to  cal c ulate   the  tim com plexity   of   the  FCM   al go r it h m her t he   total   num ber   of   obj ect s   is  the   nu m ber   of clus te rs  is    an the   nu m ber   of it er at ion  is  .     4.3.     F uz z K -   me an cl ust e ri ng   In   fu zzy   - m ea ns   cl us te rin g,   giv e group   of   featu re  ve ct or   conve rted  into   an  im pro ved   on e   thr ough  par ti ti on i ng    data  poi nts.  T his  proce ss  sta rts  with  a   gro up  of  i ntrodu ct or cl us te r   centers   an re runs   this  process   ti ll   it   sat isfie stoppin crit er ion It  is  ex pe ct ed  that  tw cl us te rs  don’ hav t he  sam cl us t er   centers.  If   t hey  are  sam e,  then  cl us te ce nt er  com es  ou of   t he  proce ss  to  av oid   c oin ci den ce  [ 25 ] He re  the   fu zzy   relat ion s hip   betwe en   data  poi nt  an cl us te ce nters   is  represe nted   by  m e m ber sh ip   [ 0 , 1 ]   val ue   wh ic h rep rese nt s the  degree  of b el o ngin gn e ss  of  data point    and cluste r  ce nt er        5.   COMP ARAT IVE  ANALY S IS O F  THE  C LUSTE RI NG  APP ROAC H ES   5.1.     The  Data Se t   We  hav e   us e the  data  set     as show i Ta bl 1   to  c ha racteri ze  the  m essages  with  at tri bu te of  sp ee ( km /hr) , fuel c onsu m ption ( m l/ s)  and   CO 2 (m g/s)  em i ssion w hich  a r e taken  fro m  SU MO  Sim ulato r . T he   m essages  colle ct ed  f or   detect ion   of   c onge sti on   a re  ge ne rated  by  the  on  boar unit inst al le in  the  ve hicle s.   Fo r   t he  detect ion  of  tra ff ic   co ng e sti on,  a   t otal  of  27   ve hicle are   ta ken  to   f or m   the   data   set   T hese   sa m ples  are  groupe to   form  d iffer e nt  cl us te rs  a nd th en  a re c om par ed.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                IS S N : 2502 - 4752   Ind on esi a J  E le cEng& C omp Sci,   V ol.  13 , No 3 Ma rch 2 019   :   884     891   888   Table  1 . T he  Dat a Set   Attribu tes   Sa m p le  Nu m b er   Sp eed   (K m /Hr )   Fu el Co n su m p tio n   ( m l/sec )   CO 2   E m iss io n   ( m g /sec)   1     0   1 .13              2 6 2 4 .72   2      1 .70   1 .37              3 1 8 0 .87   3      2 .54   1 .18     2 7 4 3 .50   4      3 .12   1 .57     3 6 5 5 .93   5      2 .86   1 .49     3 4 6 0 .67   6      9 .30   3 .60     8 3 8 2 .62   7   1 0 .43   3 .00     6 9 8 3 .71   8   1 1 .56   3 .86     8 9 7 1 .36   9   1 5 .64   3 .64     8 4 7 5 .07   10   1 6 .48   3 .87     9 0 0 1 .59   11   1 7 .19   5 .39   1 2 5 3 6 .11   12   1 7 .33   4 .46   1 0 3 7 1 .44   13   2 2 .34   7 .74   1 8 0 0 6 .88   14   2 1 .98   7 .60   1 7 6 8 0 .25   15   2 1 .73   5 .73   1 3 3 2 2 .30   16   2 7 .17   2 .59   6 0 2 0 .8 3   17   2 6 .11   7 .75   1 8 0 3 5 .66   18   2 6 .44   6 .47   1 5 0 4 4 .55   19   2 7 .30   2 .28     5 2 9 7 .24   20     5 .84   2 .40     5 5 8 4 .19   21     6 .76   1 .89     4 4 0 7 .81   22   2 7 .64   3 .67     8 5 4 9 .24   23   1 9 .88   7 .02   1 6 3 3 0 .06   24   1 8 .22   4 .79   1 1 1 4 7 .94   25      1 2 .9   4 .54   1 0 5 5 3 .88   26      6 .59   2 .74   6 3 8 5 .8 1   27      8 .26   2 .83   6 5 7 8 .9 8         5.2.     E xp eri m ent al R es ults  an d  Obs e rv at i on s   The   - m eans  Clu ste rin g,   Fu zz C - m eans  Cl us te rin a nd  F uzzy  - m eans  cl us te rin te ch ni qu es  a re   i m ple m ented  in Mat la b 2 015.      5.2.1. Im plem ent at io of  - M eans   Clus terin g   The   m essages  from   veh ic le s   in  t he   ×   data   m atr ix   w her e     is   the  num ber   of  data  m essages  a nd     is  t he  num ber   of  at trib utes   of  th os e   m ess ages   are   gr ouped  int   cl us te rs.  T he  - m ea ns  grap f or  t he   veh ic le   data  set   (sp ee d,   fu e con s um ption  and   C O 2   em issi on)  re pr ese nts  three   cl us t ers.   T he  gr a phic al   represe ntati on   of   the  scat te re ve hicle ha vin t hr ee  at trib utes:  sp ee d,   f ue con s um ption   an CO 2   em i ssion   a s   m entioned in   the  dataset  is s how i the  Fig ur e   5 (a).          (a)     (b)     (c)     Figure  5. (a )   - m eans cl us te rin g o f data  m essa ges, ( b) Fuzz C - Me ans  cl us t erin g of   data m essages  and   (c)   Fu zzy   K - Me ans   cl us te rin g o f data  m essa ges       5.2.2. Im plem ent at io of Fu zz C - Me an Clust eri n g   The  Fu zzy   C - m eans  Cl us te ring   ( FCM is  us ed  to  perf or m   cl us te ring   of  diff e re nt  m ess ages  recei ve from   var iou veh ic le at   jun ct io n.   The  f un ct io FCM   ta kes  the  data  set   fr om   the  ve hicle an desire Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le cEng& C omp Sci   IS S N:  25 02 - 4752       Tra ff ic  con gestion   detect io i n a city  usi ng c lusteri ng tech ni qu es  in  V ANE Ts   ( Anita  Moh an ty )   889   nu m ber   of   cl ust ers  are  ge nerat ed.   Fi gure  5( b)   is  t hr e di m ension al   plo t   of   t he  th ree  at tribu te s,   sp ee d,  fu el   consum ption  a nd CO 2   em issio n f or each  of t he vehicl es a nd  red X  m ark sh ows  the ce nt ers of  clusters .     5.3.3   Im plem e nt at io of Fuz z K - me an s  Cl ust eri ng   So m et i m es  m os of  the  ve hicle do  no ha ve  cl ear  at trib utes.  He nce  a i nterm ediary  nature  in  qu al it y   and   ty pe  exist betwee th e   veh ic le for  wh ic s of div isi on  is  re quire d.   T he  fu z zy   K - m eans  (F KM)   cl us te rin te c hniq ue  is   best  m et ho to  w ork  on  the   a bove   sai pro blem The  Fu zzy   - m e ans  grap with   t he   veh ic le   data  set   (sp ee d,   fu el   consum ption   a nd   C O 2   em issio n)  re presents  three  cl ust ers.   Figure  5( c shows  a   scat te red   F uzz - m eans  gr ap of  veh ic le   da ta set   with  thr ee  at tribu te s:  s peed,  f uel  co nsum ption   an CO 2   e m issi on .     5.3.4   E xp eri m ent al R es ults   The   ef fici ency   of  FCM - m e ans  an F uzzy   - m eans  te chni qu es  a re  te ste in  Ma tl ab  [ 26 ] Al l   com pu ta ti on s   are  pe r form ed  on  H I ntel(R)   Core (TM)   i3 - 4000M  CP 2.4 0GHz   w it 4GB  RAM.   In  ou r   exp e rim ent,  the  data  are  the  m essages  com i ng   from   veh ic le m ov in to w ar ds   c ongest ed  area 27  m e ssages   are  re cei ve with  at trib utes   of  s pee d,   fu e consum ption  an C O 2   em i ssion.  T hat  m eans  t he  data  set   is   consi sti ng  of  27  data  po i nts.  T he  a ve rag e   com pu ti ng  ti m (in  s eco nd s)  for  - m eans,  FCM   a nd  F uz zy   - m eans  are   li ste i t he   Ta ble   2   with   50   num ber s   of  it erati ons.   It   is  obser ve from   the  Ta ble   2   that  - m ea ns  cl us te rin te c hniq ue  c ons ume le ss  a ve rage  com pu ti ng  t i m than  FC an Fu zzy   - m eans  cl us t erin te chn iq ue.   The   distances  bet ween   t he  cl us t er  centers  for  diff e re nt  te chni qu es  a re  li ste in  Ta ble  3 Table  4   and   Table  5 Fr om   our  re sul ts,  it   is  sh own  that  al the  distances  m easur e betwee the  cl us te rs  i Fu zzy   - m eans ar very  less. T hat m e ans  F uzzy  - m e ans  te c hn i qu e  is b et te t o use t o detec t r oad c ongestio n.   The  c om par is on   betwee th ese  te chn iq ues   in  te r m of   aver a ge  com pu t ing   ti m e   is  sh own  in  the   Figure  6.   By   seei ng   the se  co m par ison   res ul ts,  it   m ay   be  s afely   sta te that  the  cl us te f or m at ion   sp ee of   - m eans  cl ust ering  al go rithm   is  m or t han  FCM   al gorith m   and   Fu z zy   - m eans.  But   in  FCM   a nd  F uzzy   - m eans  te chn i qu e eac point  has  a   prob a bili ty   of   belo ngin t eac c luster  rathe t ha belo ngin t just   on cl us te as  in  - m eans.  Be cause  of   this  only   we  can  prefer  fu zzy   te c hn i qu e to  ou r   prob le m   of   tr aff ic   congesti on  det ect ion  as  v e hic le s ar dynam i c in  natu re.       Table  2 T he   A ver a ge  C om pu ti ng   Tim e (in  S econds ) for  - Me ans,  FCM   a nd  Fu zzy   - Me an s  U sin g   the D at Set,  D   Metho d s   k  ( Nu m b er  of  clus ters)     2   3   4   5     m eans   0 .06 6 4   0 .06 8 2   0 .10 4 6   0 .12 0 1   FCM   0 .06 7 1   0 .06 9 1   0 .17 8 7   0 .21 6 9   Fu zzy   - m e an s   0 .54 1 0   0 .64 9 7   0 .65 5 8   0 .68 3 8       Table  3 T he   D ist ance  et wee n t he  Ce ntre s in   - Me ans  Tec hniqu e   Cen tres of   clu sters   Clu ster1   Clu ster2   Clu ster3   Clu ster4   Clu ster5   Clu ster1   0   5 5 6 .2   1 1 8 .8   7 4 3 2 .8   836   Clu ster2   5 5 6 .2   0   4 3 7 .4   6 8 7 6 .7   2 7 9 .8   Clu ster3   1 1 8 .8   4 3 7 .4   0   7 3 1 4 .1   7 1 7 .2   Clu ster4   7 4 3 2 .8   6 8 7 6 .7   7 3 1 4 .1   0   6 5 9 6 .9   Clu ster5   836   2 7 9 .8   7 1 7 .2   6 5 9 6 .9   0       Table  4 T he   D ist ance b et wee the  Centre s i FCM   Tech ni qu e   Cen tres of   clu sters   Clu ster1   Clu ster2   Clu ster3   Clu ster4   Clu ster5   Clu ster1   0   5 7 2 0 .0   8 4 7 8 .1   3 7 6 6 .5   2 8 4 6 .8   Clu ster2   5 7 2 0 .0   0   1 4 1 9 8   9 4 8 6 .5   2 8 7 3 .2   Clu ster3   8 4 7 8 .1   1 4 1 9 8   0   4 7 1 1 .6   1 1 3 2 5   Clu ster4   3 7 6 6 .5   9 4 8 6 .5   4 7 1 1 .6   0   6 6 1 3 .4   Clu ster5   2 8 4 6 .8   2 8 7 3 .2   1 1 3 2 5   6 6 1 3 .4   0               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                IS S N : 2502 - 4752   Ind on esi a J  E le cEng& C omp Sci,   V ol.  13 , No 3 Ma rch 2 019   :   884     891   890   Table  5 T he   D ist ance Bet wee the  Centre s i F uzzy  - Me an Tech nique   Cen tres of   clu sters   Clu ster1   Clu ster2   Clu ster3   Clu ster4   Clu ster5   Clu ster1   0   6 0 .38 0 5   0 .02 6 9   3 0 .59 7 2   0 .00 9 5   Clu ster2   6 0 .38 0 5   0   6 0 .40 7 0   3 0 .70 3 3   6 0 .38 9 8   Clu ster3   0 .02 6 9   6 0 .40 7 0   0   3 0 .62 4 0   0 .01 7 4   Clu ster4   3 0 .59 7 2   3 0 .70 3 3   3 0 .62 4 0   0   3 0 .60 6 6   Clu ster5   0 .00 9 5   6 0 .38 9 8   0 .01 7 4   3 0 .60 6 6   0           Figure  6. Com par is on b et wee n nu m ber   of clusters  and a verage c om pu ta ti on  ti m e fo r dif fe ren t t ec hn i qu e s       6.   CONCL US I O N   Fr om   our  resul ts,  we  c on cl ude  that  FCM   and  F uzzy  - m eans  pro du ce   cl os res ults  t - m eans   cl us te rin in  t he   process  of  de te ct ion   of  c onge sti on   on   a   bus ro a but  sti ll   they   require  m or execu ti on  ti m e   than  - m eans  cl us te rin beca use   of  the  in volvem ent  of   f uz zy   m easur es  c al culat ion in   the  al gorithm And,  ou of   t hese  f uz zy   te chn iq ues F uzzy  - m eans  is  bette as  t he  dista nce  bet ween   cl us te c enters  is  le sse r   than  FCM  techn i que g ivi ng the  id ea that  c ongest ion  is  m or e pro m inently  d et ect ed  in  Fu zzy   - m eans.        REFERE NCE   [1]   Dhan y P.  M,  Ananth  S.  Eff icient   Tr aff ic   Co ngesti on  Detect i on  Method  i Vane t.   Int ernational  Journal  for   Technol ogi cal   R ese arch  in   Eng in ee ring.   2013;   1( 3).   [2]   Jos hi  A,  Mishra  D.  Revi ew  of   Tr aff ic   D ensity   An aly s is  Techni qu e s.  Inte rnationa Journal  of  Ad va nce R ese arch  i Computer  and  C omm unic ati on  E ngine ering 201 5;  (7) .   [3]   Ahm ed  H,  Pierre   S,  Quinte ro  A.   Flexi ble   Te st bed  Archi t ec tur e   for  VA NET.   Vehic ular  Comm unic ati on .   2017;  9:   15 - 126.   [4]   Yoo  H,  Kim   D.  Repe tition - b ase d   coope ra ti ve  bro ad  ca st ing  for  ve hic ul ar  ad - hoc  n et works .   Comput. Comm un.   2011 ;   34  (5):1870 - 188 2.   [5]   Fußler  H,  Mau ve  M,  Hart enst ei H,  Kasem a nn  M,  Vollmer  D.  Locati on - b ased  routing  for  ve hic ular  ad - hoc   net works.   Mobi l Com puti ng  an Com m unic at io ns Re vie w,   SIG MO BILE ,   New York,  US A,  200 2.   [6]   W ei   Q,  Yang  B .   Adapt abl v eh ic l detec ti on  an spee est imation  for  cha ng ea b le   urba n   tra ff ic   with  ani sotrop ic  m agne to  resist iv sensors .   I EE E   Sensors   Journal.  2017;  17(7) 20 21 - 2028 .   [7]   Sen  R,   Siria P,  Raman  B.   RoadSoundSe nse:  A cousti sensing  based  road  con gesti on  monitori ng  in  dev el opin regions .   Sensor,   Mesh  and  Ad  Hoc  Com m unic at ions  an Netw orks,  SECON ’2 011,   Salt   L ake   Cit y ,   Utah ,   US A,  2011:  125 133.   [8]   Ro y   A,   Gal N,   Hong  L.   Auto m at ed  tr aff ic  surveil l ance  using   fusion  of  Dopp le r ada and  vi deo  informat ion .   Mathe mati cal   an Computer  Mo del li ng .   2011 54 531 543.   [9]   Manda K,  Sen  A,  Chakra bort y   A,  Ro y   S,  B at ab y a S,  Band y op a dh y a y   S .   Road  t raffi cong esti on   monitoring  and   measur eme nt  using ac ti v rfid  an gsm   te chnol og y .   IE EE   Int el l igent  Tra nsport at io S y stems ,   ITSC’11,   W ashingt on   DC,  US A.  2011:   1375 1379.   [10]   Jiang  G,  Niu  S,   Chang  A,  Men Z,   Zha ng  C .   Aut omatic  traff i cong esti on  id e nti ficati on   meth od  of  e xpre ss way   based  on  gain   a mplif ie r   the ory .   Advanc ed  Com p ute Con trol ,   IC ACC’10,  Shen yang,   Ch ina,  201 0;2:   648 651 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le cEng& C omp Sci   IS S N:  25 02 - 4752       Tra ff ic  con gestion   detect io i n a city  usi ng c lusteri ng tech ni qu es  in  V ANE Ts   ( Anita  Moh an ty )   891   [11]   Zhu  W ,   Bart h   M.  Ve hi cle  traj ec tory - based   road  ty pe   and  co ngesti on  rec ogn it ion  using  w a v el e analy sis .   IE EE  Inte lligen Tr ans porta ti on   S y s te m s Confe ren c e, I T SC ’06,   Paris,   Franc e ,   2006 879 - 884.   [12]   Vaqa S,  Basir   O.  Tra ff ic   p at t er det e ct ion   in  a   par tially   depl o y ed   vehicul ar  a hoc  ne twork  of  vehi c le s.   IEEE  Wirel ess Comm unic ati ons .   2009;   16  (6) 40 46 .   [13]   Li C,   Chig an  C.   Struct ure - le s mess age  aggr egat ion  ( SLMA):  Re l iabl and  ef fici ent l improve   in formation   prec ision  and   c e rtaint y   for VAN ETs .   IEEE  GLO BECOM’10,  Mi ami,   FL ,   US A.  2 010:  1 6.   [14]   Bauz R,   Go za lv ez   J.  Tra f fic   conge st ion   det ection  in   la rge - sc a le   sce nar ios  using  vehi cle - to - veh ic l comm unic at ions .   Journal   of   Networ and  Comp ute r A pp li ca ti on s .   2013;  36 129 5 - 1307.   [15]   EmreCe le b i   M,  Hass an  Kingra vi  A,  Patri ci Vel A. compara tive  stud y   of  eff i c ie nt  initi al i za t io m et hods  for  th e   k - m ea ns c lust ering a lgor it hm .   Expert  Syst ems wi t Applications 2 013 ;40  (1):   200 - 210 .   [16]   Kum ar  Vishal,   Mishra  Shail end ra,   Chand  Narot t am.  Applic ation of  V AN ET s:  P rese nt  Future .   Comm unic ati ons   and  Net work ,   20 13;  5:   12 - 15.   [17]   Te rroso - Saenz   F ,   Valde s - Vel M,  Sotom a y or - Marti ne C,   To l edo - Moreo  R,   Gom ez - Skarm et A.  coope ra t ive   appr oac to  tr af fic   conge st ion  det e ct ion  with  complex  eve nt  proc essing  and  VA NET.   IEE Tr ansacti ons  on  Inte lligen Tr anspor tat ion  S yste m s.  2012;  13   (2):   914 929.   [18]   htt ps:// ww w.sem ant i csc hola r . org/ pape r/R el i abl e - Routi ng - in - Vehi cul ar - Adhoc - N etw ork - Us ing - ( - Rao - Kar y ems et t y   /a 0d63df28b68b b9ebd46e 0311a 14dc1958c 0917 3/fi gure /0   [19]   Bauz R ,   Goz alvez   J,  San chez - Soriano  J.  Road  traff ic  conge st io det e ct ion   thro ugh  coope rat i ve  ve hi cle - to - v ehic le   communic ati ons .   IEE Confer en ce   on  Loc a Com pute Networks,  LCN’10,   Denve r,   Colora do ,   US A,  2010:  606 612.   [20]   https:// ww w.ope ns tr ee tmap .org/# map =16/20. 3147/85.8161   [21]   G hosh  S,  Dube y   K.  Com par at ive   Anal y sis  of  K - Mea ns  and  F uzzy   CMe a nsA lgori thms .   Inte rnational   Journal  of   Adv anc ed  Comp ute r Sc ie nc and   Applications .   20 13;  4(4):   35 - 39.   [22]   Har - Pele S,   Sadri  B .   How   f ast  is  th k - m ea ns  Method .   ACM SIAM   Sy m posium   on   Dis cre t e   Algor it hm s Vanc ouver .   200 5.   [23]   Bez dek   J.  C .   Pa t te rn  R ec ogni ti on   with  Fuz z y   Obj ec t ive   Func ti on   Algorit hm s.   Ne w York:  Plenum Press ,   1981.   [24]   Yong  Y,  Chon gxun  Z,  Pan  L.   Nove F uzzy   C - Me ans  Cluste ring   Al gorit hm   for  Im age   Thre sholdi ng.   Me asur eme nt  S c ie nc R evie w .   20 04;  4(1).   [25]   Chang  Chih - Tang,  La Jim   C,   Jeng  Mu - Der.   Fuzz y   K - me ans  Cluste rin Algorit hm   using  Cluste Center  Displac ement .   J ournal  of information  S ci en ce an Engi n ee ring . 2 011;  27:   995 - 10 09.   [26]   Math  works   htt p :/ /www . m at hworks . com   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.