[發(fā)明專利]基于多約束效用函數(shù)的異構(gòu)車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)選擇方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010310406.5
• 申請(qǐng)日: 2020-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN111510879B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶雷;劉博;李鵬;何亨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/40
• 分類號(hào): H04W4/40;H04W36/00;H04W36/14;H04W36/16;H04W36/32
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

1.一種基于多約束效用函數(shù)的異構(gòu)車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：車輛向路側(cè)單元發(fā)送請(qǐng)求消息，請(qǐng)求消息的內(nèi)容包括車輛的標(biāo)識(shí)符、地理位置、行駛速度、行駛方向以及業(yè)務(wù)類型；路側(cè)單元將車輛請(qǐng)求信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息上傳給數(shù)據(jù)中心服務(wù)器；數(shù)據(jù)中心服務(wù)器對(duì)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將所有的可用網(wǎng)絡(luò)列入備選網(wǎng)絡(luò)列表；

步驟2：利用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息構(gòu)建初始化判決矩陣，利用車輛請(qǐng)求信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息分別構(gòu)建接收信號(hào)強(qiáng)度的約束函數(shù)U(s)和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)的約束函數(shù)U(l)，并使用約束函數(shù)U(s)和U(l)對(duì)初始化判決矩陣的網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)約處理；

其中，根據(jù)車輛請(qǐng)求消息中的地理位置信息計(jì)算接收備用網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)強(qiáng)度RSS，當(dāng)接收信號(hào)強(qiáng)度小于最小閾值時(shí)，將對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)從備選網(wǎng)絡(luò)中去除，否則引入效用函數(shù)U(s)進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)約處理；根據(jù)接收的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前容量狀態(tài)信息量化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)達(dá)到最大閾值時(shí)，將對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)從備選網(wǎng)絡(luò)中去除，否則引入效用函數(shù)U(l)進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)約處理；

基于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)l的效用函數(shù)U(l)和基于接收信號(hào)強(qiáng)度s的效用函數(shù)U(s)計(jì)算公式如下：

其中，min(load)和max(load)分別表示網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)的最小閾值和最大閾值，α為調(diào)整系數(shù)且0≤α≤1，min(RSS)和max(RSS)分別表示車輛接收信號(hào)強(qiáng)度的最小閾值和最大閾值；

計(jì)算公式(1)中基于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)效用函數(shù)約束后的網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)：

x_ij＝(x_ij+k_ij·(1-U(l,i,j))) (3)

其中，x_ij表示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息決策矩陣的屬性參數(shù)，1≤i≤m,1≤j≤n，m代表備選網(wǎng)絡(luò)數(shù)量，n代表屬性數(shù)量，k_ij是第i個(gè)備選網(wǎng)絡(luò)第j個(gè)屬性參數(shù)的波動(dòng)范圍差值，U(l,i,j)＝[a₁a₂…a_n],a_j＝[u(l)₁u(l)₂…u(l)_m],u(l)_i表示第i個(gè)備選網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)效用值；

計(jì)算公式(2)中基于接收信號(hào)強(qiáng)度效用函數(shù)約束后的網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)：

x_ij＝(x_ij+k_ij·(1-U(s,i,j))) (4)

其中，U(s,i,j)＝[b₁b₂…b_n],b_j＝[u(s)₁u(s)₂…u(s)_m],u(s)_i表示第i個(gè)備選網(wǎng)絡(luò)的接收信號(hào)強(qiáng)度效用值；

數(shù)據(jù)中心服務(wù)器將處理后的決策矩陣作為下一步?jīng)Q策的判決矩陣；

步驟3：將處理后的判決矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理；

步驟4：利用動(dòng)態(tài)權(quán)重模糊層次分析法和熵計(jì)算網(wǎng)絡(luò)屬性的主觀權(quán)重W_sub和客觀權(quán)重W_obj，網(wǎng)絡(luò)屬性包括帶寬、延遲、延遲抖動(dòng)、丟失率、誤碼率和成本；引入調(diào)整系數(shù)β計(jì)算網(wǎng)絡(luò)綜合權(quán)重W；

步驟5：利用加權(quán)法計(jì)算網(wǎng)絡(luò)主觀效用值U_sub，利用理想最優(yōu)解排序法計(jì)算網(wǎng)絡(luò)客觀效用值U_obj，引入調(diào)整系數(shù)γ計(jì)算網(wǎng)絡(luò)綜合效用值U；

步驟6：引入切換閾值Th進(jìn)行最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)決策。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多約束效用函數(shù)的異構(gòu)車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)選擇方法，其特征在于，步驟3中，將處理后的判決矩陣進(jìn)行使用min-max標(biāo)準(zhǔn)差法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；

對(duì)于帶寬效用類型屬性則有：

其中，min(x_ij)和max(x_ij)分別表示網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)的最小值和最大值；

對(duì)于延遲、延遲抖動(dòng)、丟失率、誤碼率和價(jià)格成本類型屬性則有：

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化完成之后，對(duì)新的決策矩陣進(jìn)行參數(shù)歸一化處理，則有：

歸一化完成。