[發明專利]基于移動節點軌跡的多目標優化數據傳遞方法

有效

• 申請號: 201410129583.8
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103945486B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 禮欣;朱鵬飛;付茂才
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04W40/04
• 分類號: H04W40/04;H04W84/18
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙)11639
• 代理人: 唐華

技術領域

本發明涉及一種多目標優化數據傳遞方法，具體涉及一種基于移動節點軌跡的多目標優化數據傳遞方法，屬于無線移動自組織網絡領域。

背景技術

近年來，移動節點的數據傳遞方法在衛星通訊、車聯網、交通事故預警、輔助駕駛、乘客之間信息共享等方面得到廣泛應用。無線移動自組織網是由裝配傳感器設備的移動通訊設備、移動實體作為網絡節點而組成的網絡，可能還包括一些非移動的基礎設施(比如路邊單元，即RSU)。

由于無線移動自組織網絡與傳統的無線網絡的區別，很多傳統的無線網絡中的數據傳遞方法無法直接應用于無線移動自組織網絡。實現高效的數據傳遞是無線移動自組織網絡中一個十分關鍵的問題。由于無線移動自組織網絡中節點的高動態性的特點，數據傳遞具有一定的挑戰性，主要表現在：1)無線移動自組織網中數據傳遞的指標主要有交付率、交付時延、網絡開銷等等，怎樣去平衡和優化多個目標十分關鍵。2)移動實體的高動態性導致最優的數據傳遞路徑可能不斷變化，怎樣利用已有信息和設備做出更好地路由選擇也是一個關鍵問題。3)當轉發路徑預測錯誤時，進行什么樣的錯誤恢復機制也至關重要。雖然無線移動自組織網中的數據傳遞仍然有一些挑戰，但是該網的特點決定著網絡中的節點的運動是有一定的規律的，比如車輛總是沿著道路行走等等。近年來，使用移動節點的軌跡信息輔助移動節點之間的數據傳遞是一個研究的熱點方向。

隨著GPS導航設備的應用，車輛的歷史軌跡信息和道路交通統計可以方便地獲得。目前，已經有學者提出一些車聯網中數據傳遞的方法來提高車聯網數據傳遞的效率。但是目前的一些方法都不能充分利用交通統計信息和車輛的軌跡信息，而且現有的方法都沒能兼顧數據傳遞的多個指標。大部分方法只對交付時延進行優化忽略了網絡開銷，而有一些方法只看重網絡開銷。

發明內容

本發明的目的在于，要充分利用移動節點的軌跡信息和統計方法對數據傳遞的多個目標進行優化，從而實現更真實、高效的移動節點到移動節點的無線自組織網絡中的數據傳遞。

本發明為了解決上述技術問題，提出了一種基于移動節點軌跡的多目標優化數據傳遞方法。本方法技術方案的思想是利用移動節點的移動統計信息和大量真實移動節點的軌跡信息來獲取輔助數據傳遞相應的數據，把數據包的傳遞問題映射成多目標的馬爾可夫決策過程，通過求解馬爾可夫決策過程對多個路由指標的目標函數進行優化，實現了一種高效的移動節點到移動節點(也適用于移動節點到基站和基站到移動節點的數據傳遞)的無線自組織網絡數據傳遞方法。

本發明的具體實現步驟如下：

一種基于移動節點軌跡的多目標優化的數據傳遞方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、將數據傳遞問題映射為多目標的馬爾可夫決策過程，該過程包括以下步驟：

a)將移動節點的可行走路網映射成一個有向圖。如G＝(I，E)，其中i∈I表示路口i，e_ij∈E表示由路口i到其鄰居路口j的路段；

b)根據自組織網絡的特點選擇移動節點行駛在路網中的路段上應遵循的模型，從而計算數據包在路段e_ij上傳遞所花的時延d_ij以及網絡開銷f_ij；

c)計算數據包在路口i處采取路由決策π_i時被向其鄰居路口j轉發的概率P_ij(π_i)：

其中：表示數據包在路口i處的路由決策，其中表示路口i相連的m_i條路段。表示決策π_i中比路段e_ij優先級更高的路段集合。p_ij為到達路口i的移動節點向路口j移動的概率。p'_ij為到達路口i的移動節點遇到向路段e_ij移動的節點的概率；

d)計算數據包由路口i轉發到目的移動節點的期望傳遞時延D_i(π)和期望網絡開銷F_i(π)；

其中決策為全網的全局決策，D_j(π)表示數據包由路口j轉發到目的移動節點的期望傳遞時延，F_j(π)表示數據包由路口j轉發到目的移動節點的期望網絡開銷，j為交叉路口i的一個相鄰交叉路口，I_i為i的相鄰交叉路口集合；

e)建立多目標優化路由指標M_i(π)：

在決策π的情況下，交叉路口i處的多目標優化路由指標表示為：