[發明專利]用于智慧公路系統的網關設備優化部署方法

有效

• 申請號: 202010422274.5
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111555924B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 李長樂;王瑞棟;趙瑞鋼;王輝;王云鵬;劉釗;王路喬
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L41/0803
• 分類號: H04L41/0803;H04L41/0823;H04L41/0894;H04L41/14;G06N3/00;G08G1/01
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種用于智慧公路系統的網關設備優化部署方法，所述智慧公路系統包括：道路交通數據采集器、路由器設備、網關設備和交通信息管理子系統，通過路由器設備和網關設備將道路交通數據采集器采集到的實時交通數據上傳到交通信息管理子系統，實現交通狀況實時感知、交通數據高效傳輸，其特征在于，網關設備的優化部署實現如下：

1)將網關設備部署數量、網關設備負載均衡和數據傳輸代價作為優化目標，構建網關設備部署的優化模型，表示如下：

s.t.

其中，M為網關設備部署數量優化變量，N表示系統中實際部署的網關設備數量，SD為網關設備的負載均衡值，G表示所有網關設備的集合，g_i表示第i個網關設備，Load(g_i)表示網關設備g_i的負載值，表示系統中所有網關設備的負載平均值，Cost為系統數據傳輸代價總和，R表示系統中所有路由器設備的集合，r_i表示第i個路由器設備，W(r_i)表示路由器設備r_i所要發送的數據量，D_i表示路由器設備r_i到其所屬網關設備的網絡跳數，y_ij表示設備i與設備j相連，V表示所有路由器設備和網關設備集合，v_i表示集合V中的第i個路由器設備或網關設備，d_ij表示設備i到設備j的網絡跳數，H表示路由器設備到網關設備之間的網絡跳數限制，E表示網關設備可以同時接入的路由器設備數量限制；

并將以下3個條件作為優化模型的約束條件：

a)所有的路由器設備都有且僅有一個與其直接進行道路交通數據交互的網關設備；

b)任意一個路由器設備到與其直接相連的網關設備之間的網絡跳數不超過H跳；

c)任意一個網關設備只能與不超過E個路由器設備進行數據交互；

2)道路兩側每隔10m的位置標定一個初始位置，作為網關設備的備選部署位置；

3)在備選部署位置中選擇若干個位置作為網關設備的實際部署位置，這些實際部署位置形成一個網關設備的部署方案；

4)執行3)若干次，形成若干個部署方案，即網關設備部署方案集；

5)構建適應度函數，為全局最優部署方案的選擇提供定量計算依據；

6)計算網關設備部署方案集中每個部署方案的適應度函數值，記錄適應度函數值最大的部署方案，即全局最優部署方案；

7)更新網關設備部署方案集內除了全局最優部署方案之外的其他部署方案，形成新的網關設備部署方案集N；

8)循環執行6)和7)；

9)根據全局最優部署方案精度閾值和循環執行次數判斷是否終止循環：

若全局最優部署方案的精度滿足設定的閾值要求或者循環執行次數滿足設定的閾值要求，則停止循環，全局最優部署方案就是最終的網關設備部署方案；

否則，返回8)。

2.根據權利要求1所述的方法，其中3)中在備選位置中選擇若干個位置形成網關設備的一個部署方案，實現如下：

3a)在標定好的網關設備備選部署位置中隨機選擇一個位置，新建一個網絡邏輯分組，并將該備選部署位置設為已選部署位置后加入到當前邏輯分組內；

3b)以該部署位置作為根節點進行深度優先遍歷，將滿足網關設備部署優化模型中所有約束條件的其他備選部署位置加入到網絡邏輯分組中；

3c)根據某個備選部署位置的遍歷次數，更新已選部署位置的分組：

若某個備選部署位置只被遍歷過一次，則直接將其加入到網絡邏輯分組中；

若某個備選部署位置被遍歷過多次，則將該備選部署位置加入到更優的邏輯分組中；

3d)增大深度優先遍歷的搜索范圍，并判斷網絡拓撲中的所有備選部署位置是否都被遍歷過：若是，則結束遍歷，得到網關設備的初始部署方案集；若否，返回3a)。