一种车辆自组织网络中继车辆选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，涉及一种车辆自组织网络中继车辆选择方法。
【背景技术】
[0002] 车辆自组织网络(Vehicular Ad-hoc Network，VANET)是一种自组织、结构开放的 车辆间通信网络，能够提供车辆之间以及车辆与路边基础设施之间的通信。VANET结合全球 定位系统(GPS)及无线通信技术，如无线局域网(WLAN)、蜂窝网络等，为处于高速移动状态 的车辆提供高速率的数据接入服务，并支持车辆之间的信息交互，已成为保障车辆行驶安 全，提供高速数据通信、智能交通管理及车载娱乐的有效技术。
[0003] VANET中，车辆的快速移动特性以及AP覆盖范围有限等因素导致部分车辆无法与 AP直接进行通信，可通过采用中继车辆(RV)支持源车辆(SV)与AP之间的数据转发。在存在 多个候选RV的情况下，如何综合考虑物理信道特性、链路消息碰撞及接入时延、RV的负载状 况等多因素，选择最佳中继节点以保障用户通信需求，并实现系统性能优化已成为VANET的 重要研究课题。
[0004] 在现有技术中，有人提出一种VANET多参数中继选择算法，根据车辆接收信号强 度、路径持续时间及中继可用容量的归一化线性加权，选择最大加权值所对应的中继作为 最优中继。还有人提出一种低延时，高可靠性的数据中继传输方法，该方法首先选择对SV所 发送数据的转发概率高于给定门限值的车辆作为候选RV，继而选择对应最短信道接入时间 的候选RV作为最佳RV。也有人提出了一种VANET区域中继节点选择算法，该算法以邻居节点 的状态信息为基础，估算出每个节点作为中继节点的效用，来选出下一跳广播节点。
[0005] 以上研究所考虑RV选择因素较为单一，未综合考虑RV接入时延、负载状况、传输速 率等因素。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车辆自组织网络中继车辆选择方法，具体 技术方案如下：
[0007] -种车辆自组织网络中继车辆选择方法，该方法包括以下步骤：
[0008] 步骤一:针对VANET中多个源车辆(SVs)需选择中继车辆(RVs)进行信息转发问题， 基于网络功能虚拟化(NFV)技术将各RV虚拟为多个虚拟中继车辆(VRVs);步骤二:采用网络 微积分理论建模SV的业务产生曲线和VRVs的服务曲线;步骤三:评估SV的业务经各VRV的传 输性能;步骤四：基于SV的QoS需求选择具有最优传输性能的VRV，从而实现RV的优化选择。
[0009] 进一步，在步骤一中，VANET中车辆之间链路特性服从级联Nakagami-m分布，信道 特性lu的概率密度函数为：
1 一
[0010] 其中，nu、!^ %，鳥表示信道 ( 1 ) 的衰落强度，(. I:)为Me i j er G函数，A = ￡ [Λ,2 ]，mi = Ω /E (hi- Ω i)2 2 1 /2，1 = 1，2;
[0011]基于SV的QoS需求，采用NFV技术，将各RV的传输及存储资源，如带宽、缓存等进行 切片，划分为多个VRVs，以支持具有不同业务特性的数据流传输。
[0012] 进一步，在步骤二中，令ai(t)为第i个SV的业务产生曲线，其中，1 < i <M，M为SV的 数目，采用I E T F所提出的流量特性规范T - S P E C ( f，/f >，# > >建模 %(〇 = min(/f;V + .f'/f V + .f >)，其中，f %数据包产生的峰值速率，#>为正常传输情况 下最大数据包长度，为数据包产生的平均数据速率，sP为突发业务对应数据包长度;假 设数据包到达服从泊松分布，可建模最大数据速率为其中，数据包 长度，VSSVi的数据包平均到达率，则数据包到达的平均数据速率为=4.1%最大的数 据包长度由SVi业务特性决定，突发数据包大小Af >由SVi业务突发状况确定。
[0013]进一步，在步骤二中，所述VRVs的服务曲线建模包括：
[00M]令i3j,k⑴为第j个RV，也即RVj的第k个VRV，记为VRVj,k的服务曲线，其中，1幻? N为RV的数目，1 < k < Kj，Kj为RVj的VRV的数目，建模i3j,k(t) =rj,k(t-0j,k) +，其中，（x) + = max {x，0}，r j, k表示VRVj,k的服务速率，建模VRVj, k的服务时间服从-的指数分布，其中，μ」,k常 数，由VRVj,k的带宽及处理能力决定，则VRVj,k服务速率可记为rj.kznuij.k，其中，m为权重因 子，为处理延时，由VRVu的邻居车辆数目决定，即：
[0015] 其中，Ts为数据成功传 ， 输时间，Tc为平均信道繁忙时间具为接入VRVj,k的总用户数，τ为用户的传输概率，〇为空闲 时隙的持续时间。
[0016] 进一步，在步骤三中，所述评估SV的业务经各VRV的传输性能包括:若具有到达曲 线^⑴的SVi的数据经VRVj, k转发，贝擞据有效传输带宽为
，其中 D为时延约束，C为SVi到RVj的中断概率
数据最大
服务时延 ，积压上界为：
[0017]
[0018] 进一步，在步骤四中，若SVdK传输吞吐量敏感业务，令为SVi的最低数据包传输 速率，在满足尺的所有VRV中选择Μ%·其中，
若SVi拟传输 时延敏感性业务，令为sw的最大可允许延时，在满足的所有VRV中选择#1"^， 其中
[0019]本发明的有益效果在于:本发明所述方法综合考虑了影响SV、RV通信性能的多因 素，如RV的信道特性、可用带宽、由于信道竞争导致消息碰撞等因素，在多SV、多RV存在场景 下，对RV进行虚拟化，通过对SV及虚拟RV的传输性能优化，实现系统综合性能优化，获得最 佳虚拟RV选择方案。
【附图说明】
[0020]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行 说明：
[0021 ]图1为本发明中VANET通信场景示意图；
[0022]图2为本发明中VANET中继车辆选择系统模型；
[0023]图3为本发明VANET中继选择建模流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0025] 在本实施例中，以涉及N个中继车辆（RV)和Μ个需要通过RV转发信息的源车辆 (SV)，在ΑΡ处对所有SV进行统一中继分配为例进行具体说明。
[0026] 图1为本发明应用场景图，本发明可应用于SV无法实现与ΑΡ的直接通信需要执行 中继转发的场景。
[0027] 图2为本发明系统模型，假设存在多个SV与RV，每个RV可虚拟化为多个VRVs。每个 SV至多只能选择一个VRV为其转发数据，每个VRV至多只能选择一个SV转发其数据。
[0028] 图3为本发明提出的VANET中继选择方法博弈建模流程图，具体包括：
[0029] 301:建模SV业务产生曲线
[0030]令ai(t)为第i个SV的业务产生曲线，其中，1 < i