[發明專利]一種基于鏈路服務質量的空地一體化車聯網中繼選擇方法

有效

• 申請號: 202011178556.1
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112367692B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 何亦昕;張若南;翟道森;唐曉;蔣毅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04W40/22
• 分類號: H04W40/22;H04W4/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于空地一體化車聯網通信技術領域，公開了一種基于鏈路服務質量的空地一體化車聯網中繼選擇方法，該方法構建由N個網絡節點(內含V個移動車輛節點、U個無人機節點)的空地一體化車聯網模型，并利用存儲?攜帶?轉發的機會傳輸方式進行傳輸；基于空地一體化車聯網模型，構建源節點至中繼節點之間的鏈路服務質量模型、中繼節點至目的節點之間的節點轉發能力模型；基于源節點至中繼節點之間的鏈路服務質量模型、中繼節點至目的節點之間的節點轉發能力模型，構建中繼節點選擇機制；基于中繼節點選擇機制，構建冗余副本刪除機制。與已有機制相比，本發明可有效提高信息傳輸成功率，降低傳輸時延、路由開銷以及傳輸跳數。

技術領域

本發明屬于空地一體化車聯網通信技術領域，尤其涉及一種基于鏈路服務質量的空地一體化車聯網中繼選擇方法。

背景技術

車聯網(Vehicular Ad Hoc Networks,VANETs)通過將無線通信和信息技術集成到智能交通系統(Intelligent Transportation System,ITS)中，可為用戶提供更安全、更愉悅的駕駛體驗。但是由于車聯網拓撲結構高度變化，因此其連接面臨頻繁中斷，這極大地降低了網絡性能。針對上述問題，無人機可通過“存儲-攜帶-轉發”的方式輔助地面車輛進行數據傳輸，改善車聯網的連通性。

在無人機輔助車聯網(本發明稱為空地一體化車聯網)中，無人機和車輛為網絡節點可通過多跳中繼來相互傳輸信息。為了充分發揮空地一體化車聯網的優勢，近年來也有文獻提出了一些中繼選擇技術。現有技術一提出了基于洪范技術的中繼選擇技術，該技術可保證傳輸路徑的魯棒性使消息傳遞更可靠。現有技術二通過優化傳輸概率和傳輸消耗來研究中繼傳輸效率問題，分析推導了車-無人機端到端傳輸時延的概率分布，并提出了利用無人機協同通信來降低數據包傳輸時延的中繼選擇技術。

上述技術盡管可增強空地一體化車聯網的通信能力，但仍存在一些問題。具體來說，現有技術一通過設計路由策略來進行中繼選擇從而改進數據傳遞過程，但該技術假設源節點和目的節點之間的數據傳輸鏈路是理想的，未對數據鏈路傳輸質量進行考慮。而現有技術二盡管考慮了數據鏈路傳輸質量，但其沒有考慮節點轉發能力，節點轉發能力會對傳輸成功率和平均端到端延遲產生重要影響。此外，現有技術一和現有技術二均忽略了對開銷的優化，開銷值的大小是中繼選擇方法能否被實際運用的重要因素。

本發明針對現有技術存在的問題，結合鏈路服務質量和節點轉發能力對空地一體化車聯網中繼選擇技術進行研究，提出了一種基于鏈路服務質量的空地一體化車聯網中繼選擇方法。該方法利用存儲-攜帶-轉發的機會傳輸方式進行傳輸，既對空地一體化車聯網的數據鏈路傳輸質量進行考慮，又綜合考慮了每個網絡節點(車輛或無人機)的節點轉發能力，并可通過設定效用函數的方式來降低網絡開銷。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于鏈路服務質量的空地一體化車聯網中繼選擇方法。

本發明是這樣實現的，一種基于鏈路服務質量的空地一體化車聯網中繼選擇方法，所述基于鏈路服務質量的空地一體化車聯網中繼選擇方法通過結合鏈路服務質量和節點轉發能力對中繼節點進行選擇，并利用存儲-攜帶-轉發的機會傳輸方式進行傳輸。

進一步，所述基于鏈路服務質量的空地一體化車聯網中繼選擇方法包括以下步驟：

第一步，構建由V個移動車輛節點、U個無人機節點的空地一體化車聯網模型，移動車輛節點和無人機節點均稱為網絡節點，移動車輛節點和無人機節點的總數為N，N＝V+U；

第二步，基于空地一體化車聯網模型，構建源節點至中繼節點之間的鏈路服務質量模型；

第三步，基于空地一體化車聯網模型，構建中繼節點至目的節點之間的節點轉發能力模型；

第四步，基于源節點至中繼節點之間的鏈路服務質量模型、中繼節點至目的節點之間的節點轉發能力模型，構建中繼節點選擇機制；