[發明專利]一種車載網中基于服務質量感知的接入方法

有效

• 申請號: 201510338812.1
• 申請日: 2015-06-17
• 公開（公告）號: CN104935659B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 陳志奎;寧兆龍;凌若川;冷泳林
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞;梅洪玉

1.一種車載網中基于服務質量感知的接入方法，其特征包括以下步驟：

步驟1、依據節點相互關聯進行直接觀察評價：

服務質量評估以節點設備間的歷史服務接入記錄和推薦信息為基礎，通過對過去接入服務的評價預測未來能夠獲取的服務質量；在時間點t節點設備u對v的接入服務質量評估R_u,v(t)通過自己的直接觀察和共同關聯設備的間接推薦兩種方式綜合獲得，如式(1)所示：

其中，直接觀察和間接推薦的結果取值均處于[0,1]范圍內，權重因子α∈[0,1]用于調節兩者之間的重要性；當節點設備u需要評估節點設備v的接入服務質量時，它首先檢索本地的接入服務記錄和配置信息進行直接評價，并從節點u和v共同關聯的其他設備所發送的推薦信息中獲取間接評價信息；公式(2)描述了節點設備u對v的直接評價方法；

其中I(u,v,t)表示直到時間點t節點設備u和v之間的全部服務接入次數，DF(v,i)和TF(v,i)分別代表節點設備v的第i次接入服務的質量評價和該次服務的重要性因子；考慮到車載自組織網絡環境的動態變化特征，為了提高有限接入服務記錄的評估價值并獲得更具實時性的評估結果，衰減系數decay(t,i)被應用到接入記錄的評估中；第i次接入記錄的衰減系數計算方法如公式(3)所示，其中t(i)表示第i次接入發生的時間；

decay(t,i)＝1/ln(|t-t(i)|) (3)

步驟2、利用推薦信息進行間接觀察評價：

間接評價根據共同關聯設備所獲取的推薦信息進行計算；節點設備u和v在t時刻的共同關聯設備C(u,v,t)＝{w|I(u,w,t)>0 and I(w,v,t)>0}，即到時間點t為止u所接入過的節點設備中同樣也接入過v的節點設備的集合；請求接入節點u對共同關聯設備的評估結果被認為是該設備所提供的推薦信息的可信度參數，如式(4)所示；來自接入服務評估結果更高的共同設備的推薦信息被認為具有更高的可信度，因此也將在綜合計算過程中擁有更高的權重值，從而有利于降低虛假推薦和惡意評價因素對接入服務質量產生的影響，并從另一方面提升推薦信息的準確度；

步驟3、社會化關系計算；為了量化地評估兩個節點之間的內部相似性，引入了皮爾森相關系數并基于節點設備對共同關聯設備的評價行為進行相似度計算；

在已有的社會化物聯網模型的基礎上，將社會化關系進一步細化為內部相似性和外部相似性兩個方面，而最終的社會化關系強度由兩者綜合計算得到，如公式(5)所示；

內部相似性和外部相似性的具體計算方法如公式(6)和(7)所示：

其中，和分別表示在t時刻節點設備間的內部和外部社會化關系，C(u,v,t)代表u和v之間的共同關聯設備集合，表示節點設備u的平均評價值；R表示節點u與v之間存在的外部社會化關系維數，而Value(i)和Factor_u,v(i,t)則分別表示每一維關系的標準權重值以及t時刻節點設備間該社會化關系的聯系強度；

步驟4、基于運動軌跡分析的車載移動性預測：

考慮一個長度為n的時間窗：t_cur-n+1,…,t_cur-1,t_cur和一個長度為m的預測時間段t_cur+1,…,t_cur+m，其中t_cur表示當前時間點；與時間窗內每個時間點相對應，節點設備的運動方向可以表示為：θ_cur-n+1,…,θ_cur-1,θ_cur；將真實世界中節點設備的轉向運動模擬為以某一個坐標點為圓心，半徑為r的圓周運動，根據圓周運動中運動角度隨運動路徑長度的變化關系可得：

可以推得：

其中v’為移動速度，r為計算所得的圓周半徑；依據公式(9)依次計算時間窗內每個時刻t_i到當前時刻t_cur運動過程中對應的圓周半徑r_i，可以得到一系列在與當前運動方向相垂直的方向上，且與當前坐標位置距離為r_i的圓心點，對這些點進行擬合便可以得到預期的軌跡半徑r_predict，如公式(10)所示；

以當前位置為初始點，根據預測半徑r_predict并再次應用公式(9)，便可得到預測時間段內每個時間點對應的運動方向θ_j，j＝1,2,…,m的計算公式和分解的速度計算公式：

隨著運動方向θ_j的變化，節點在橫向即x方向上的速率與方向成余弦函數關系，在縱向即y方向上的速率與方向成正弦函數關系，根據正余弦函數變化率函數，可以得到時間點t_j節點運動在橫向與縱向的速率變化函數：與即加速度函數如公式(12)所示：

將公式(11)、(12)與加速度位移公式聯立可得節點設備在從當前時刻開始，在各個時刻點相對于當前坐標點位移距離和的計算公式；

通過位移計算公式，節點設備可以計算出預測時間段內各個時間點目標節點所在坐標及自身坐標，使用平面上兩點間的距離公式便可以快速得到兩個設備間距離隨時間變化的函數Dist_u,v(t)；根據該函數所求得的距離，結合網絡中節點設備間有效通信范圍，可以推導出隨著時間t推移兩個節點設備之間可連接性的變化曲線，經過歸一化，則可以得到時間段[0,T]內節點設備u對v連接時間的評估值P_u,v(t)，如公式(14)所示：

步驟5、設計接入服務評估值的選擇列表，綜合考慮接入服務質量、社會化關系相似度和預期連接性三個方面的評估指標；在給定時間t，節點設備u對v的接入服務評估值T_u,v(t)可通過公式(15)計算得到；其中，分別為接入質量、社會化關系和預期連接性的權重值，并滿足：

T_u,v(t)＝ω₁·R_u,v(t)+ω₂·S_u,v(t)+ω₃·P_u,v(t) (15)

經過上述方法的計算評估，節點設備生成一個基于接入服務評估值的選擇列表；節點依照列表選擇一個或者多個具有較高評估值的節點設備發起接入服務請求；在接入過程結束后，請求節點u將根據所獲得的服務質量對提供者v進行反饋評價feedback_u,v(t)，并作為激勵或懲罰機制，請求節點u也將依據所獲取的推薦信息準確度對關聯節點設備集合C(u,v,t)中的節點j進行評價：

根據公式(16)，如果從節點j獲得的推薦信息接近于節點設備u實際獲得的接入服務質量，即節點j提供了正確的建議，則它將得到肯定的反饋評價，反之亦然；無論是對于接入服務的反饋或對于推薦信息的反饋都將同樣地記錄到本地交互數據中，也即在的激勵或懲罰機制中，積極的反饋不但將給予提供優質接入服務的設備，也將給與協助提供的設備，否定的反饋不但將給予劣質服務提供者，也將給予提供錯誤推薦信息的相關設備。