[發明專利]城市場景中有基礎設施的車聯網大規模異構網絡的連通性方法

有效

• 申請號: 201610068732.3
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105722176B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 程久軍;程駿路;臧笛;徐娟;楊陽;邵劍雨;廖競學;陳福臻;吳瀟;鄢晨丹;秦鵬宇
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H04W40/14
• 分類號: H04W40/14;H04W40/20
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

1.一種城市場景中有基礎設施的車聯網大規模異構網絡的連通性方法，為了實現車聯網的連通，源車輛需要知道數據包轉發到目標車輛的轉發路徑，這一信息由路口網關提供，路口網關時時掌握本地路口的網絡拓撲結構，路口網關作為位置服務器，負責保存在其附近的所有的車輛的當前位置信息，

其特征在于，

步驟一、

采用基于區域的位置服務管理協議為連通性方法提供位置管理服務，每輛車每次相比原來的位置移動超過傳輸范圍時就向最近的路口網關報告其位置信息，這一信息包括車輛ID、車輛的傳輸范圍Tr、車輛所在位置的橫坐標與縱坐標、上次更新的時間、以及車輛運動的速度和方向，根據這些位置信息，路口網關隨時根據需要構建一條源車輛到目標車輛之間的轉發路徑，

路口網關基于相鄰的交叉路口建立向目標車輛的轉發路徑，即為主干路網；所述主干路網可以用交叉路口的編號序列表示；

路口網關IG_s在收到源車輛v_s發出的到目標車輛v_d的轉發路徑請求時計算轉發路徑的流程如下所示：

基于在源車輛與目標車輛之間所有可能的主干路網，路口網關將依次應用車聯網連通性模型，計算比較各主干路網的連通可能性，從中選擇連通可能性最大的主干路網作為轉發路徑，同時保證主干路網的其他連通性質不超過源車輛中應用程序給出的閾值；路口網關所選的主干路網將被發送到源車輛，存儲在數據分組報頭中，使得中間車輛在路口之間轉發數據包；

步驟二、

當源車輛收到路口網關發回的用主干路網表示的轉發路徑后，就開始進行數據分組的轉發，以下具體描述數據分組的轉發過程:

當車輛朝著某一路口行駛時，它基于貪婪轉發策略選擇下一跳，即最接近主干路網中下一個交叉路口的車輛，

當移動車輛已接近路口，它會根據貪婪轉發策略選擇最接近下一個路口，即主干路網中的下一跳的車輛，

當確實在通信范圍內沒有可供轉發的下一跳車輛時，轉發模式切換為攜帶轉發模式，

此時首先判斷當前車輛的攜帶緩存是否還有空間暫時存儲這一數據報文，如果沒有就只能立即丟棄這一個數據分組了，

在滿足攜帶轉發的條件后，當前中繼車輛開始攜帶該數據分組，同時每隔一段時間重新嘗試進行轉發。

2.如權利要求1所述的一種城市場景中有基礎設施的車聯網大規模異構網絡的連通性方法，其特征在于，當每組目標路口相同，同時有相同應用程序需求并且都位于彼此附近的車輛計算并緩存最優主干路網，如下所示：

每輛車在開始發送消息之前，會首先向周圍車輛廣播查詢到目標車輛的最優主干路網，如果周圍車輛有所需的信息，它們將被發送回源車輛，否則，查詢將被中繼到路口網關根據應用的需求來計算最佳主干路網。

3.如權利要求1所述的一種城市場景中有基礎設施的車聯網大規模異構網絡的連通性方法，其特征在于，路口網關也可以作為主干路網中的中繼車輛轉發數據，源車輛向目標車輛車發送消息，但源車輛的傳輸無法覆蓋到目標車輛，并且兩輛車是沿著相反方向行駛的，此時，近距離路口網關會將自身作為中繼車輛的建議回復給源車輛，由源車輛將數據發送給近距離路口網關，再由其轉發給目標車輛，在這一個過程中，近距離路口網關充當了固定中繼車輛的作用。

4.如權利要求1所述的一種城市場景中有基礎設施的車聯網大規模異構網絡的連通性方法，其特征在于，路口網關通過求解連通性模型決定在其附近的車輛發出的數據包所使用的主干路網，

采用遺傳算法：

編碼時，將主干路網中每個交叉路口定義為基因；主干路網中包含了所選各個交叉路口的編號；然后，一條路徑中的有序交叉路口可以表示為一條染色體；每一個可行解y包含一條染色體，其被表示為v₁,v₂,...,v_m；因此，一條染色體是一個包含有序交叉路口的向量；

遺傳搜索從一組解的初始種群開始；最初的種群是由隨機選擇可行解生成的；每個解起始于與源車輛相鄰的交叉路口；下一個基因從相鄰路口隨機選擇構造而成；然后，繼續在主干路網中隨機選擇下一個相鄰路口，直到下一個路口與目標車輛相鄰為止；為了確保該解是可行的，它必須滿足下列兩個條件：i)路徑中每兩個連續的路口都是由一條道路連接；ii)主干路網的連通的性質滿足約束；繼續執行這一過程，直到產生了一定數量的主干路網構成種群，這一數量稱為種群規模p_z；

目標是(1)式中的連通可能性最大化，適應度函數f(y)的定義如下：

f(y)＝P_c(y) (1)

其中Pc是主干路網的連通可能性；

選擇運算采用輪盤賭選擇策略；其中，主干路網被選中的概率于主干路網的歸一化適應度值成正比，即選擇某條主干路網y的概率等于

其中p_z是備選的主干路網數量；

交叉運算采用單點交叉，即從當前種群中選擇兩條主干路網，然后隨機地選擇一個共同的中間路口，稱為交叉點；然后，它交換交叉點的后半部分主干路網，以形成兩個新的后代；

突變運算采用了均勻變異運算符，即以相同概率從種群中選擇任意個體后，隨機地挑選中間基因，然后隨機選擇相鄰的路口；

隨后驗證新個體是否為可行解是非常重要的，最后使用世代的最大數目作為終止標準。