专利名称：Vanet中延时界限条件下的路边基站最优部署方法
技术领域：
本发明涉及无线网络通信技术领域，特别是涉及一种VANET中延时界限条件下的路边基站最优部署方法。
背景技术：
VANET (Vehicular Ad-hoc NETwork，车辆自组织网络)中路边基站部署的好坏对与车载网性能的影响较大。如果部署的路边基站较少，紧急消息不能及时的通知网络中的其他车辆节点；与之相反，如果部署的路边基站过多，系统的代价也随之增加。关于节点部署问题及网络的覆盖性在无线传感器网络中有很多的研究。参考文献H. Liu, P. jun Wan, and X. Jia, On optimal placement of relaynodesfor reliable connectivity in wireless sensor networks, Journal of CombinatorialOptimization, vol. 11, no. 2, pp. 249 - 260, 2006 ;刘明，曹建农，郑源等,无线传感器网络多重覆盖问题分析，软件学报，2007. 18(01) :p. 127-136 ;黄晓，程宏兵，杨庚，无线传感器网络覆盖连通性研究 通信学报，2009. 30(02) :p. 129-135.但在VANET中和无线传感器网络中的节点部署是不同的。(I)VANET潜在的大规模性。一般无线传感器网络部署的空间比较小，而VANET部署范围可以是一个城市或者多个城市。(2)—般传感器网络中节点部署需要把所有的需要检测区域进行全覆盖，或者可靠性要求更高的情况要求带服务质量的全覆 盖。VANET潜在的大规模决定了不能全覆盖。同时VANET中车辆节点可以作为通信节点，允许具有一定的盲区，车辆节点之间可以通过移动、多跳转发的方式接入服务节点。在VANET中，Pan Li等人提出了一种网关节点的部署方案。文章假设VANET通过网关接入Internet,网络上设置多个接入点(AP, Access Point)。接入点和网关之间有通信线路相连。实际上文章讨论了接入点和网关之间跳数最优问题。文章讨论了一维和两维车载自组网中服务节点部署问题。Farahmand F等人提出了一种VANET中继节点的部署方案。不同运行路线的公交车或者地铁系统交叉位置为一个中继节点候选位置。数据包由源节点产生，交付给公交车或地铁系统。该文献假设车辆之间不能通信，通信仅仅发生在车辆和中继节点之间。车辆携带数据包，遇到合适的中继节点，把数据包转发给中继节点，中继节点再转发给另外一条公交线路上的车辆，最后车辆携带数据包交付给目的节点。针对上述场景文中提出一种带宽和缓存容量限制条件下中继节点部署方案的启发式算法。然而，该算法针对具有固定运行路线的车辆进行规划，不具有一般性。参考文献Pan Li, X. H. , Yuguang Fang, and Phone Lin, Optimal placementof gateways in Vehicular Networks.1EEE Transact ions on VehicularTechnology,2007;Farahmand F.,et al. Relay Node Placement in VehicularDelay-Tolerant Networks.1EEE GL0BEC0M2008. 2008.针对城市环境，Junghoon Lee等人考虑如何放直路边基站,使得放直的路边基站数目最少，Youchen Bao等人考虑如何更好地进行车辆的数据收集，从而最优地进行中继节点的部署。文章证明了确定性和非确定性中继节点部署问题是NP-Hard问题(非确定性多项式困难问题)，然后结合车辆运动的时空规律，提出了确定性和非确定性中继节点部署算法，并分析了算法的时间复杂性。针对闻速公路环境，Aslam B.等人考虑沿着闻速公路最优放置路边基站问题，目标是如何能够最小延时地将车辆收集到的紧急事件消息传递到最近的路边基站，文章将该问题转为为气球膨胀问题，当膨胀的气球接触到其他气球的边界则重新调整距离，直到所有气球不能膨胀为止。该过程气球最终的位置则为最优路边基站放置的位置。然而文章考虑的移动模型和候选放置节点数目都比较简单，不具有通用性。参考文献JunghoonLee, C. M. K. , A Roadside Unit Placement Schemefor Vehicular Vehicular Telematics Networks, LNCS, 2010;Youchen Bao,Y.Z.OnOptimal Relay Placement for Urban Vehicular Networks,IEEE InternationalConference on Communications(ICC)，2011; Aslam B.,Z.C. C. Optimal roadsideunits placement along highways,in Consumer Communications and NetworkingConference(CCNC), 2011IEEE. 2011.
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是找到一种最优的路边基站部署方法，保证消息在延时界限时间下传播到所有车辆。本发明的技术方案为一种VANET中延时界限条件下的路边基站最优部署方法，包括以下步骤一、首先定义目标为给定延时界限T，如何最优的部署路边基站，保证紧急消息在T时间内传播的车联网内的所有节点；二、定义道路图G= (V，E),图中点集为V=Iv1, V2, - ,Vj1Vi表示所有部署的候选节点，数量为m, i的取值为1，2…m ;边集为E=Ie1, e2,…，en}, e」表示道路集合,数量为n, j的取值为1，2…n,其中每条边的权值e (Vi, Vj)为消息在该道路传播的延时(Iij ；三、定义Du为将消息从任意两个候选部署的路边基站节点广播到其他车辆节点的最坏情况下的传播时间；四、定义路边基站的扩展点覆盖集为ECVt(Vx)，当延时界限T给定，消息从一个路边基站Vx传播到其他的路边基站，满足以下公式，
权利要求
1.一种VANET中延时界限条件下的路边基站最优部署方法，其特征在于，包括以下步一、首先定义目标为给定延时界限T，如何最优的部署路边基站，保证紧急消息在T时间内传播的车联网内的所有节点；二、定义道路图G=(V，E),图中点集为V=Iv1, V2, - ,Vj1Vi表示所有部署的候选节点， 数量为m, i的取值为1，2···ι ;边集为E=Ie1, e2,…，en}, e」表示道路集合,数量为n, j的取值为1，2…n，其中每条边的权值e(Vi，Vj)为消息在该道路传播的延时(Iij ；三、定义Du为将消息从任意两个候选部署的路边基站节点广播到其他车辆节点的最坏情况下的传播时间；四、定义路边基站的扩展点覆盖集为ECVt(Vx)，当延时界限T给定，消息从一个路边基站Vx传播到其他的路边基站，满足以下公式，
全文摘要
本发明提出一种VANET中延时界限条件下的路边基站最优部署方法，通过道路图及延时界限图的定义，将路边基站有线部署问题转化为二部图的最小点覆盖级问题；通过全覆盖路边基站的定义，将路边基站无线部署问题转化为线性规划问题；证明最优路边基站问题是NP难问题，从而给出路边基站有线部署和路边基站无线部署的近似算法。本发明方法简单、执行效率高，适用于车联网环境中的基站部署，从而有效提高车辆收到消息的概率。
文档编号H04W84/18GK103052082SQ20131003401
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者黄传河, 李鹏, 徐利亚, 朱钧宇 申请人:武汉大学