[發(fā)明專利]一種移動(dòng)性與DSRC/WAVE網(wǎng)絡(luò)相關(guān)反饋的自適應(yīng)速率控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610134774.2
• 申請(qǐng)日: 2016-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN105791143B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚國(guó)真;李帥兵;譚頌超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/801
• 分類號(hào): H04L12/801;H04L29/08
• 代理公司: 大連星海專利事務(wù)所有限公司 21208
• 代理人: 楊翠翠

一種移動(dòng)性與DSRC/WAVE網(wǎng)絡(luò)相關(guān)反饋的自適應(yīng)速率控制方法，其屬于車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)領(lǐng)域。該方法中包括交通流密度預(yù)測(cè)模塊、t+1時(shí)刻通信干擾計(jì)算模塊、SINR計(jì)算模塊、t+1時(shí)刻可用鏈路帶寬計(jì)算模塊、信道擁塞代價(jià)計(jì)算模塊和自適應(yīng)消息產(chǎn)生率計(jì)算模塊的建立。先通過(guò)預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的交通流密度值，根據(jù)下一時(shí)刻密度值、發(fā)送功率和速率建立通信過(guò)程的干擾模型，計(jì)算出信噪比，并預(yù)測(cè)出下一時(shí)刻節(jié)點(diǎn)的可用鏈路帶寬；再通過(guò)傳輸速率的不匹配和傳輸隊(duì)列長(zhǎng)度的不匹配建立信道擁塞代價(jià)模型，以此來(lái)自適應(yīng)調(diào)整下一時(shí)刻的消息產(chǎn)生率。該方法通過(guò)預(yù)測(cè)技術(shù)提前進(jìn)行自適應(yīng)速率調(diào)整，避免信道擁塞，以較低的計(jì)算時(shí)間開銷保證較低的通信時(shí)延、較高的數(shù)據(jù)包遞送率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種移動(dòng)性與DSRC/WAVE網(wǎng)絡(luò)相關(guān)反饋的自適應(yīng)速率控制方法，其屬于車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

IntelliDrive聯(lián)盟預(yù)測(cè)未來(lái)隨著車聯(lián)網(wǎng)的部署可以減少80％的交通事故，減少60％的交通擁堵，降低15％的能源消耗，提高2-3倍的路網(wǎng)通行能力。而協(xié)作式車輛安全應(yīng)用作為車聯(lián)網(wǎng)中最具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用,受到越來(lái)越多學(xué)者和研究人員的關(guān)注。在協(xié)作式車輛安全應(yīng)用中，每輛車上都安裝WAVE無(wú)線通信設(shè)備，車輛之間通過(guò)DSRC協(xié)議以100ms的周期通過(guò)共享的無(wú)線信道和鄰居節(jié)點(diǎn)相互交換信息，這些信息包括位置、警告、天氣信息等等。車輛根據(jù)這些周期性的消息來(lái)進(jìn)行位置追蹤和探測(cè)潛在的碰撞和威脅。車輛通過(guò)WAVE設(shè)備相互通信所組成的可移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，由于車輛在道路上快速移動(dòng)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁改變，加劇了無(wú)線信道的信號(hào)衰落和噪聲。隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加，信道的爭(zhēng)用也會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目達(dá)到一定程度之后，信道產(chǎn)生擁塞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)包碰撞概率急劇上升，引起網(wǎng)絡(luò)性能嚴(yán)重下降。因此，必須要設(shè)計(jì)控制策略，減少應(yīng)用層消息的產(chǎn)生頻率，從而減少競(jìng)爭(zhēng)信道的消息的數(shù)量，減少消息碰撞的概率。

而目前車聯(lián)網(wǎng)通信環(huán)境中的信道擁塞控制存在著諸多問題：(1)傳統(tǒng)研究是通過(guò)檢測(cè)信道占有率、信噪比和當(dāng)前時(shí)刻節(jié)點(diǎn)數(shù)目，當(dāng)其性能指標(biāo)超過(guò)一定閾值之后進(jìn)行控制，僅僅是一種粗略的分段控制，不能保證控制精度，也不不適用于多應(yīng)用同時(shí)觸發(fā)的情況；(2)傳統(tǒng)擁塞控制方法都是在檢測(cè)到信道擁塞之后才設(shè)計(jì)控制策略來(lái)解決擁塞，屬于被動(dòng)擁塞控制，只能控制擁塞而不能避免擁塞，而且需要消耗一定的時(shí)間來(lái)從擁塞狀態(tài)進(jìn)行恢復(fù)，具有滯后性；(3)大部分研究人員在建立干擾模型時(shí)，僅僅考慮了通信范圍內(nèi)的干擾，而沒有考慮探測(cè)范圍內(nèi)的干擾對(duì)通信的影響，由于車聯(lián)網(wǎng)所固有的特點(diǎn)，車輛節(jié)點(diǎn)在道路上快速移動(dòng)，密度頻繁變化，更加加劇了節(jié)點(diǎn)干擾對(duì)無(wú)線通信過(guò)程的影響，因此為了確保安全相關(guān)消息的可靠通信，必須建立更準(zhǔn)確的信道干擾模型；(4)部分信道擁塞控制采用粒子群算法、遺傳算法等計(jì)算復(fù)雜度高的算法，雖然能獲得較好的控制效果，但是時(shí)間復(fù)雜度太高，不能滿足通信過(guò)程所要求的實(shí)時(shí)性需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上車聯(lián)網(wǎng)通信環(huán)境中信道擁塞控制所出現(xiàn)的問題，本發(fā)明提供了一種移動(dòng)性與DSRC/WAVE網(wǎng)絡(luò)相關(guān)反饋的自適應(yīng)速率控制方法，該算法首先預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的交通流密度值，通過(guò)建立的信道干擾模型預(yù)測(cè)出下一時(shí)刻的信噪比，根據(jù)香農(nóng)信息論預(yù)測(cè)出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下每個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用鏈路帶寬；然后通過(guò)對(duì)消息隊(duì)列的實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)傳輸速率的不匹配和傳輸隊(duì)列長(zhǎng)度的不匹配建立了下一時(shí)刻信道擁塞程度的代價(jià)函數(shù)，并通過(guò)所求得的代價(jià)函數(shù)自適應(yīng)調(diào)整下一時(shí)刻的消息產(chǎn)生率，避免信道擁塞的發(fā)生。該方案以較低的計(jì)算時(shí)間開銷，保證較低的時(shí)延、較高的數(shù)據(jù)包遞送率，解決了傳統(tǒng)擁塞控制的滯后性和不精確性，具有擁塞避免能力。