專利名稱：用于車輛和其它移動物體的動態(tài)多點傳播分組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來說涉及分布式信息系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于移動體的可縮放多點傳播算法。本發(fā)明的應(yīng)用包括智能運輸系統(tǒng)，其中智慧型車輛與網(wǎng)絡(luò)連接，并且周期地發(fā)送例如位置、速度、交通和天氣條件等狀態(tài)信息。本發(fā)明還應(yīng)用于智能協(xié)同運輸系統(tǒng)，其中車輛協(xié)同把貨物運送到其目的地。本發(fā)明的原理還能擴(kuò)展到其它移動物體應(yīng)用，包括多用戶網(wǎng)絡(luò)游戲。
在這樣的系統(tǒng)中，各車輛將既用作數(shù)據(jù)源又用作數(shù)據(jù)目的，收集關(guān)于各車輛的位置、車輛的速度、行駛方向的信息，以及其它狀態(tài)信息，例如交通和天氣條件。實際上，各車輛將收集關(guān)于其狀態(tài)的信息，并將把該信息廣播給感興趣的車輛，該車輛將利用此信息。
構(gòu)成用于這種應(yīng)用的分布式信息系統(tǒng)的一種常用方式是建立一個中央服務(wù)器，它從所有用戶(例如所有車輛)收集信息。當(dāng)一個用戶想得到關(guān)于特定區(qū)域的條件的信息時，該用戶向服務(wù)器發(fā)送一個請求，然后服務(wù)器把結(jié)果送回給請求用戶。這種方法具有規(guī)模問題，因為隨著應(yīng)用的用戶數(shù)增加，網(wǎng)絡(luò)帶寬和中央服務(wù)器需要的處理資源快速地增加。中央服務(wù)器很快變得阻塞，并且成為系統(tǒng)的故障單點。
另一種常用技術(shù)是使所有用戶聯(lián)合一個共同多點傳播組，用戶通過它廣播所有信息。在從多點傳播組收到信息之后，各用戶必須濾出它認(rèn)為多余的任何消息。例如，在交通應(yīng)用中，在城市的東上方的用戶可能對西下方的交通條件不感興趣，并且因此可能配置客戶應(yīng)用軟件，以把西下方信息作為多余濾出。
雖然共同多點傳播方法解決了與單服務(wù)器關(guān)聯(lián)的單點故障問題，但是這樣做是以增加網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，并且還增加各用戶的車載計算機(jī)所消耗的處理資源為巨大代價的。
隨著移動實體的車輛到處移動，分區(qū)服務(wù)器獲得關(guān)于這種移動的信息，并且重新配置四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以使性能最優(yōu)化。因而通過把一個或多個現(xiàn)有小區(qū)分成較小的小區(qū)，具有高用戶密度的區(qū)域?qū)⒈环殖纱罅康男^(qū)。相反，通過合并較少占位的相鄰小區(qū)，稀疏占位的區(qū)域可以分配給較較大的小區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，動態(tài)四叉樹分區(qū)算法對各小區(qū)分配一個協(xié)調(diào)器，它被這個小區(qū)的用戶所選擇。協(xié)調(diào)器然后根據(jù)本地的使用條件知識，估計與分裂或合并其小區(qū)關(guān)聯(lián)的成本。通過使一個選擇的協(xié)調(diào)器執(zhí)行這個功能，在該小區(qū)之內(nèi)的其它用戶無需消耗收集這個信息的計算資源。協(xié)調(diào)器把成本信息送給分區(qū)服務(wù)器。分區(qū)服務(wù)器使用算法來確定哪些小區(qū)應(yīng)該分裂，哪些小區(qū)應(yīng)該合并，以使全局成本最小，從而使系統(tǒng)的性能最優(yōu)化。分區(qū)服務(wù)器然后把新分區(qū)方案廣播給所有用戶。這樣，用戶全部被告知哪些小區(qū)可用作與其通信。因而，如果一個西上方的用戶希望獲得東下方的信息，該用戶能識別哪個小區(qū)目前與可能包含感興趣信息的東下方關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明因而提供一種混合解決方法，它使用分布元件(多點傳播，協(xié)調(diào)器)和中央元件(分區(qū)服務(wù)器)兩者，以動態(tài)地對一個地區(qū)分區(qū)，以便移動實體有效地分組。為了更完全地理解本發(fā)明、它的目的和優(yōu)點，參考以下說明和附圖。
本發(fā)明的動態(tài)多點傳播分組算法具有許多應(yīng)用。為了說明本發(fā)明的原理，

圖1說明分布式交通條件發(fā)現(xiàn)應(yīng)用。移動實體在一個地理區(qū)之內(nèi)到處移動，并且通過聯(lián)合不同多點傳播組而相互通知交通條件，不同多點傳播組各與該地理區(qū)之內(nèi)的一個區(qū)域或小區(qū)關(guān)聯(lián)。雖然移動實體可以是機(jī)動車，但是應(yīng)該顯而易見，本發(fā)明的原理能容易地用于其它類型的移動實體，例如航空器、步行者、甚至運送中的包裝件或貨物。此外，雖然這里已經(jīng)說明了分布式交通條件發(fā)現(xiàn)應(yīng)用，但是本發(fā)明能夠具有各種各樣的其它應(yīng)用。這樣應(yīng)用的另一例是智能協(xié)同運輸系統(tǒng)，其中車輛與其它車輛協(xié)同，以把其它商品運送到適當(dāng)目的地。本發(fā)明還能用于多用戶網(wǎng)絡(luò)游戲和其它模擬裝置。
參考圖1，哥倫比亞特區(qū)的地圖用10說明。該地圖畫出了感興趣的示例地理區(qū)域，它包括哥倫比亞特區(qū)和其周圍的維吉尼亞區(qū)和馬里蘭區(qū)。12表示的是相同哥倫比亞特區(qū)地圖的復(fù)制，其上疊加了移動實體14的總體。例如，各移動實體可以是汽車、卡車或其它備有根據(jù)本發(fā)明的客戶應(yīng)用軟件的車輛。各移動實體還備有適當(dāng)?shù)哪軌蜻B接互聯(lián)網(wǎng)的通信設(shè)備，以允許移動實體通過聯(lián)合一個或多個多點傳播話路，建立與其它移動實體的通信。移動實體總體分布可以是從均勻分布到正態(tài)分布、高聚束分布或聚類分布的任何分布。此外，分布能預(yù)期整天隨移動實體為從事其商務(wù)在地區(qū)內(nèi)到處移動而改變。為了說明，圖1說明了均勻分布。然而，更可能地，聚束或聚類分布將是預(yù)期條件，因為特區(qū)的不同部分將無疑地比其它部分具有更多的交通。
圖1用放大細(xì)節(jié)說明了兩個移動實體14和16。為了說明，實體的尺寸和標(biāo)度被放大。實體14占據(jù)實體16的西北方的位置。各實體具有一個視域，分別用圓形18和20表示，它們對應(yīng)于實體感興趣獲得的有關(guān)信息的地理區(qū)。注意這兩個說明的移動實體的視域18和20碰巧重疊。這就意味這兩個實體共享共同興趣。這不是系統(tǒng)要求，因為各實體控制其本身的視域，并且因此能包括或排除如希望那樣多的地域。
所有通信實體集體匯編全局信息體22，它由所有本地信息例如與實體16關(guān)聯(lián)的本地信息24的集體組成。在本優(yōu)選實施例中，全局信息22以分布方式維護(hù)。因而不必在中央數(shù)據(jù)庫中上載和存儲全局信息的整個復(fù)制信息。相反，全局信息以本地信息體的集合形式按分布狀態(tài)存在。各移動實體能根據(jù)其特定視域存取與該移動實體有關(guān)的信息。因為本地實體控制它們各自的視域，所以如果希望，任何移動實體能獲得關(guān)于地理區(qū)之內(nèi)的任何區(qū)域的信息。在交通應(yīng)用中，典型地移動實體將對附近的交通條件感興趣。
移動實體典型地基于地理考慮而與其它移動實體通信，以獲得信息。實體與感興趣的地理區(qū)之內(nèi)物理存在的其它實體，或與已經(jīng)獲得關(guān)于感興趣的地理區(qū)的信息的其它實體通信。移動實體使用反映移動實體怎樣地理分組或排列的共用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，確定它們希望與哪些其它實體通信。為了給所有移動實體提供一個對它們怎樣分組進(jìn)行組織的共同基礎(chǔ)，本優(yōu)選實施例使用一種四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它隨著實體到處移動而動態(tài)地更新，以反映實體的變化分布圖形。在本優(yōu)選實施例中，四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在分區(qū)服務(wù)器中根據(jù)本地收集和估計的信息集中地產(chǎn)生。每次四叉樹被修訂，四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)制就為實體所共享。
四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之內(nèi)的各節(jié)點或小區(qū)具有分配的多點傳播組地址。希望獲得與該小區(qū)關(guān)聯(lián)的有關(guān)條件的信息的移動實體簡單地聯(lián)合多點傳播組。四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)因而根據(jù)該實體的當(dāng)前視域，引導(dǎo)移動實體確定聯(lián)合哪個多點傳播組。
在本優(yōu)選實施例中，各移動實體既起數(shù)據(jù)源作用又起數(shù)據(jù)目的作用。這在圖1中以26和28圖解說明。
在本優(yōu)選實施例中，各移動實體具有一個計算機(jī)系統(tǒng)，它運行圖2功能性說明的客戶應(yīng)用?？蛻魬?yīng)用具有一個數(shù)據(jù)目的端口40，輸入信息通過它從全局信息集體22到達(dá)。因為全局信息22典型地以分布方式存儲，所以實際數(shù)據(jù)流將來自一個或多個移動實體，客戶應(yīng)用使用一個或多個多點傳播通道與這些實體通信。
所以客戶應(yīng)用還能對全局信息體22提供信息，客戶應(yīng)用包括一個數(shù)據(jù)源端口42。本地信息存儲在本地數(shù)據(jù)存儲44中。如說明，這個本地數(shù)據(jù)存儲向數(shù)據(jù)源端口42供給信息。它還從數(shù)據(jù)目的端口40接收首先由信息過濾器46處理之后的信息。信息過濾器篩選出多余信息，例如不屬于移動實體的視域的信息。
本地數(shù)據(jù)存儲優(yōu)選地存儲在由客戶應(yīng)用所管理的計算機(jī)可讀存儲器中。如以50圖解表示的，本地數(shù)據(jù)存儲保存關(guān)于移動實體的信息和它在四叉樹的本地區(qū)小區(qū)之內(nèi)的全體成員。本地數(shù)據(jù)存儲還保存其它專用的本地狀態(tài)信息。如以52圖解所示，本地狀態(tài)信息可能包括移動實體的位置的數(shù)據(jù)、它的速度和其它相關(guān)定位數(shù)據(jù)，以及其它條件，例如溫度、風(fēng)速和其它環(huán)境條件。
在本優(yōu)選實施例中，各移動實體具有用作該實體位于其中的小區(qū)的協(xié)調(diào)器的可能性。協(xié)調(diào)器的責(zé)任是估計該小區(qū)之內(nèi)的擁塞條件，以估計該小區(qū)是否應(yīng)該再分或與其它小區(qū)合并，以改善性能。在本優(yōu)選實施例中，對于各小區(qū)，根據(jù)移動實體是否物理位于該小區(qū)之內(nèi)來選擇單協(xié)調(diào)器。如果希望，可以代替使用其它準(zhǔn)則。客戶應(yīng)用使用一個處理模塊54，它從本地數(shù)據(jù)存儲44存取關(guān)于當(dāng)前四叉樹配置和特定小區(qū)之內(nèi)的移動實體的位置的信息，以確定這個實體是否滿足成為協(xié)調(diào)器的資格。所有其它移動實體具有相同的模塊54，并且因而也能夠確定它們是否取得協(xié)調(diào)器的資格。設(shè)計協(xié)調(diào)器選擇規(guī)則，以便在本實施例中每小區(qū)選擇一個且僅一個協(xié)調(diào)器。
因為各移動實體潛在地能夠滿足選擇為一個特定小區(qū)的協(xié)調(diào)器的要求，所以處理模塊54包括一個處理程序，以估計反映小區(qū)是否應(yīng)該再分或合并的成本信息。如以下將更完全地討論，這個成本信息在小區(qū)級估計，然后通知分區(qū)服務(wù)器。本優(yōu)選實施例根據(jù)一個給定小區(qū)之內(nèi)出現(xiàn)的多點傳播組聯(lián)合數(shù)，和該小區(qū)的成員必須濾出或拒絕的多余消息數(shù)來估計成本。聯(lián)合成本是由聯(lián)合小區(qū)之內(nèi)關(guān)聯(lián)的多點傳播組的用戶而引起。多余消息成本是對從多點傳播組接收的不需要消息數(shù)進(jìn)行計數(shù)而引起。把一個小區(qū)再分成少量的子小區(qū)建立了一個更精細(xì)網(wǎng)格，它給系統(tǒng)提供識別用戶的更大能力，并且因而減少多余消息數(shù)。另一方面，把小區(qū)再分成更小子小區(qū)增加了用戶為實現(xiàn)它們的視域而聯(lián)合附加多點傳播組的需要。因而，在多點傳播組聯(lián)合數(shù)與多余消息數(shù)之間有一個折衷。這個折衷直接與給定小區(qū)之內(nèi)的用戶密度有關(guān)。
如上所述，本優(yōu)選實施例使用四小區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示一個地區(qū)，并且表示該地區(qū)怎樣再分成區(qū)域或小區(qū)。如圖3說明，四叉樹的基本原理是用一個正方形或其它形狀覆蓋感興趣的平面區(qū)域，然后把這個正方形或其他形狀遞歸分成較小的正方形或其他形狀，直到各包含輸入的適當(dāng)均勻子集。在本優(yōu)選實施例中，各正方形表示一個小區(qū)，對其分配一個多點傳播組地址。雖然這里說明了四邊(正方形)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且是優(yōu)選的，但是應(yīng)該顯而易見，可以使用其它幾何形狀(例如K-d樹)和其它維數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實施本發(fā)明的原理。因而如這里所使用，術(shù)語四叉樹打算含蓋n維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中n是2或大于2的整數(shù)。
參考圖3，如以60、62和64說明，在整個華盛頓D.C.地區(qū)周圍正方形劃線，然后根據(jù)對以上討論的成本數(shù)據(jù)的估計，把這個正方形地區(qū)遞歸再分，直到達(dá)到適當(dāng)尺寸的小區(qū)，可以構(gòu)成用于華盛頓D.C.地區(qū)的四叉樹。在本優(yōu)選實施例中，并不是所有小區(qū)必須為相同尺寸。因而最西南象限可以再分成如70的較小的小區(qū)，而稍靠東北的小區(qū)可以如72那樣的4倍大，同時剩余小區(qū)可以仍如76那樣大。
根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的動態(tài)再分區(qū)算法，四叉樹小區(qū)的尺寸和配置將隨移動實體到處移動而動態(tài)地改變。在任何給定時間配置四叉樹的基本分區(qū)方案是由分區(qū)服務(wù)器使用各小區(qū)的選擇協(xié)調(diào)器傳給它的信息來計算的。圖4表示這樣動態(tài)再分區(qū)的消息流是怎樣發(fā)生的。在圖4中說明了一個單示例小區(qū)70。由圓形72表示的6個移動實體位于該小區(qū)之內(nèi)。如互連線說明，小區(qū)70之內(nèi)的所有移動實體使用與小區(qū)70關(guān)聯(lián)的多點傳播組地址相互通信。使用以下與圖6有關(guān)將要敘述的選擇規(guī)則，聲明實體中的一個為協(xié)調(diào)器。在圖4的說明例中，在小區(qū)70的右下角的移動實體指定為協(xié)調(diào)器74。協(xié)調(diào)器74從小區(qū)70的成員收集聯(lián)合和多余消息處理數(shù)據(jù)，并且把該信息傳給分區(qū)服務(wù)器80。在本優(yōu)選實施例中，分區(qū)服務(wù)器80可以是一個負(fù)責(zé)區(qū)域之內(nèi)所有小區(qū)的中央服務(wù)器。當(dāng)然，如果希望，可以用服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)代替單服務(wù)器，以分配分區(qū)產(chǎn)生功能。
分區(qū)服務(wù)器使用預(yù)定算法，用從四叉樹表示的不同小區(qū)的所有協(xié)調(diào)器接收的信息來確定新分區(qū)方案。它通過對所有用戶多點傳播組廣播，或通過單用戶例如協(xié)調(diào)器74轉(zhuǎn)播信息，把新分區(qū)方案82廣播給移動用戶。系統(tǒng)可以具有為此目的的專用協(xié)調(diào)器多點傳播組。新分區(qū)方案表示由各移動用戶存儲(在圖2的本地數(shù)據(jù)存儲44中)的新四叉樹。四叉樹信息然后由各移動實體使用，以根據(jù)該實體的視域確定該實體應(yīng)該聯(lián)合哪些多點傳播組。
本優(yōu)選分區(qū)服務(wù)器使用貪婪算法84，以根據(jù)本地估計的成本數(shù)據(jù)修改現(xiàn)有四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，來產(chǎn)生新分區(qū)方案。為了產(chǎn)生初始四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，自頂向下貪婪算法為優(yōu)選。這種貪婪算法的流程圖在圖7說明，并且將在以下討論。然而，在敘述初始化算法之前，將參考圖5流程圖和圖6四叉樹圖更完全地敘述圖4說明的基本動態(tài)再分區(qū)過程。
參考圖5，動態(tài)分區(qū)算法在步驟100以選擇協(xié)調(diào)器開始。在本優(yōu)選實施例中，協(xié)調(diào)器是根據(jù)它與其小區(qū)所源自的父小區(qū)的中心的幾何鄰近性而選擇的。圖6說明這點。在圖6中，多個移動實體如圓形說明。滿足協(xié)調(diào)器準(zhǔn)則的實體涂成黑色。
為了理解協(xié)調(diào)器選擇過程，首先參考較較大的小區(qū)200。它的子小區(qū)之一202表示再分成孫小區(qū)204、206、208和210。各孫小區(qū)204至210將選擇一個協(xié)調(diào)器。獲勝候選者是與這個子小區(qū)的父小區(qū)的中心最近的一個。在這種情況下，父小區(qū)202的中心用X標(biāo)記。因為孫小區(qū)204僅包含一個實體，所以這個實體默認(rèn)與父小區(qū)的中心X最近。孫小區(qū)206的移動實體212比該小區(qū)中任何其它實體更靠近中心X。因而實體212選擇為小區(qū)206的協(xié)調(diào)器。類似地，實體214和216在它們各自小區(qū)的中心競爭中贏得最近，并且因而選擇為協(xié)調(diào)器。
雖然中心最近技術(shù)用來確定各小區(qū)的一個協(xié)調(diào)器，但是可選擇使用其它選擇協(xié)調(diào)器的技術(shù)。因為本系統(tǒng)設(shè)計為預(yù)期移動實體到處移動，所以協(xié)調(diào)器選擇過程以足夠頻率重復(fù)，以捕獲分布式信息系統(tǒng)的動態(tài)性質(zhì)。
返回參考圖5，一旦協(xié)調(diào)器選擇過程完成，在步驟102，各協(xié)調(diào)器根據(jù)本地知識估計分裂或合并其小區(qū)的成本變化。然后在步驟104，協(xié)調(diào)器把成本估計信息送給服務(wù)器。在步驟106，服務(wù)器使用貪婪算法來判定哪些小區(qū)分裂，而哪些小區(qū)合并，以便全局成本最小。在步驟108，服務(wù)器把新近計算的分區(qū)方案廣播返回給所有用戶。這能通過對所有用戶多點傳播組的覆蓋廣播完成?？蛇x擇地，如步驟110說明，新分區(qū)或許通過協(xié)調(diào)器多點傳播組，能送給各小區(qū)的協(xié)調(diào)器，并且該協(xié)調(diào)器對協(xié)調(diào)器的小區(qū)的各成員執(zhí)行傳播本地分裂和合并指令的責(zé)任。
如上所述，本優(yōu)選實施例使用自頂向下貪婪算法來生產(chǎn)四叉樹的初始分區(qū)方案。圖7以步驟300開始說明貪婪算法。在步驟300，首先分析在整個地區(qū)周圍劃線的較大的小區(qū)。算法遞歸地進(jìn)行。對于各小區(qū)，算法計算如果這個小區(qū)分成n個較較小的小區(qū)的減小成本。這在步驟302說明。其次，根據(jù)步驟302的結(jié)果，算法選擇具有最大成本減小的小區(qū)。然后如步驟304所示，算法把這個小區(qū)分成n＝4個較較小的小區(qū)。然后重復(fù)步驟302和304，直到所有小區(qū)都被處理或直到成本停止減小為止，如步驟306說明。雖然自頂向下貪婪算法為優(yōu)選，但是其它算法也可能。例如，可以使用基于用戶數(shù)的自頂向下貪婪算法，或根據(jù)自底向上貪婪算法，計算新分區(qū)方案?；谟脩魯?shù)的自頂向下貪婪算法的一例具有下列步驟1.開始用正方形在地區(qū)周圍劃線作為較大的小區(qū)。對于較大的小區(qū)之內(nèi)的各小區(qū)，計算該小區(qū)內(nèi)的用戶數(shù)。
2.根據(jù)上述步驟的結(jié)果，選擇具有最大用戶數(shù)的小區(qū)，并且把它分成四個較小的正方形小區(qū)。
3.重復(fù)上述兩個步驟，直到使用了所有組地址(小區(qū))或每個小區(qū)內(nèi)的用戶數(shù)小于一個閾值為止。
4.如果還有任何可用組，使用貪婪算法例如圖7所示算法繼續(xù)劃分。
自底向上貪婪算法的一例具有下列步驟1.根據(jù)一個給定深度的完全四叉樹，把地區(qū)分成小區(qū)。
2.對于各可合并節(jié)點(它是具有四葉子節(jié)點的各節(jié)點)，計算成本增加。
3.選擇具有最小合并成本增加的節(jié)點，并且合并它。
4.重復(fù)上述兩個步驟，直到小區(qū)數(shù)等于可用多點傳播組數(shù)。
在使用中，移動實體使用它們各自的視域和當(dāng)前四叉樹，實現(xiàn)狀態(tài)傳播協(xié)議。協(xié)議設(shè)計為保證源自各移動實體的狀態(tài)消息達(dá)到所有其它感興趣的實體。協(xié)議包括下列步驟1.各用戶使用四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中反映的它的當(dāng)前分區(qū)方案的知識，計算與它自己“視域”相交的小區(qū)。
2.各用戶聯(lián)合與這些相交小區(qū)關(guān)聯(lián)的所有多點傳播組，并且準(zhǔn)備從這些多點傳播組接收信息。
3.各用戶把它的狀態(tài)信息送給它自己“本地區(qū)”小區(qū)組(即它所位于之內(nèi)的小區(qū)組)。
4.在從所有聯(lián)合多點傳播組接收信息時，用戶濾出多余消息，并且維護(hù)過濾的消息數(shù)的記錄，以便該信息能被協(xié)調(diào)器用作成本量度。
本優(yōu)選實施例以使用圖7的貪婪算法(或等效算法)產(chǎn)生的靜態(tài)分區(qū)開始，實現(xiàn)動態(tài)再分區(qū)。隨著移動實體到處移動，它們可以動態(tài)地聯(lián)合或脫離多點傳播組話路。新協(xié)調(diào)器也根據(jù)新分區(qū)方案選擇。本優(yōu)選動態(tài)分區(qū)算法根據(jù)下列步驟進(jìn)行1.用戶四處移動。在每一步驟，選擇新協(xié)調(diào)器。
2.協(xié)調(diào)器計算與分裂其各子葉關(guān)聯(lián)的成本減小。
3.如果一個節(jié)點具有四個子節(jié)點，對應(yīng)協(xié)調(diào)器計算與合并這四個節(jié)點關(guān)聯(lián)的成本增加。
4.協(xié)調(diào)器各自把成本變化信息送給分區(qū)服務(wù)器。服務(wù)器判定是否應(yīng)該創(chuàng)建新分區(qū)?？赡軠?zhǔn)則包括在經(jīng)過一定時間之后，或如果新分區(qū)的成本減小達(dá)到一定水平，周期地創(chuàng)建新分區(qū)。
5.如果服務(wù)器判定創(chuàng)建新分區(qū)，它使用貪婪算法來計算應(yīng)該分裂和合并的小區(qū)，以創(chuàng)建新分區(qū)方案。新分區(qū)方案廣播給所有用戶。
雖然以上算法的確依靠分區(qū)服務(wù)器來判定新分區(qū)方案，但是服務(wù)器承擔(dān)非常少的計算負(fù)載，因為成本估計由協(xié)調(diào)器分布地執(zhí)行。
使用計算機(jī)模擬，用實際地理數(shù)據(jù)對本發(fā)明的動態(tài)分區(qū)算法進(jìn)行了測試，并且發(fā)現(xiàn)消息成本減小80％那樣多。在模擬中，測試了動態(tài)四叉樹分區(qū)算法的性能，并且把它與基于小區(qū)的協(xié)議和靜態(tài)四叉樹分區(qū)比較。正方形模擬地區(qū)假定具有單位邊長。在模擬中，假定所有用戶具有相同的圓形視域。該視域的半徑設(shè)為0.01。所有用戶隨機(jī)地選擇一個方向，并且向這個方向移動恒定步。如果移動將使用戶超出地區(qū)，用戶被“彈回”地區(qū)內(nèi)，以便用戶數(shù)保持恒定。在模擬中，我們假定所有用戶將具有相同步距。選擇的步距分別是0.001、0.002、0.005和0.01。為了減小數(shù)據(jù)量，我們每100步抽樣一個數(shù)據(jù)點。當(dāng)新分區(qū)將使消息成本減小20％時，創(chuàng)建新分區(qū)。結(jié)果展示本動態(tài)四叉樹分區(qū)算法將節(jié)省80％那樣多的消息成本。
雖然已經(jīng)就其優(yōu)選實現(xiàn)敘述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，全部在如所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的精神之內(nèi)，本發(fā)明能夠變更，并且適用于各種各樣的不同用戶。
權(quán)利要求
1.一種用于對移動實體分組的方法，包括限定一個分區(qū)實體；構(gòu)造一個初始數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它限定由所述移動實體占據(jù)的多個小區(qū)；對于各小區(qū)，從占據(jù)該小區(qū)的移動實體集中選擇一個協(xié)調(diào)器；所述協(xié)調(diào)器協(xié)同計算與選擇地再分和合并所述小區(qū)關(guān)聯(lián)的成本，并且把所述成本通知所述分區(qū)實體；以及所述分區(qū)實體使用所述成本產(chǎn)生新分區(qū)方案，并且所述新分區(qū)方案通知所述移動實體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括使一個多點傳播組與各所述小區(qū)關(guān)聯(lián)，并且使用所述多點傳播組支持各小區(qū)之內(nèi)的移動實體之間的通信。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述協(xié)同計算步驟包括各協(xié)調(diào)器計算與再分該協(xié)調(diào)器的小區(qū)關(guān)聯(lián)的第一成本；以及使用所述四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以識別所述協(xié)調(diào)器之間的同胞關(guān)系，以限定同胞協(xié)調(diào)器；以及所述同胞協(xié)調(diào)器選擇計算與合并所述同胞協(xié)調(diào)器占據(jù)的小區(qū)關(guān)聯(lián)的第二成本。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括把一個多點傳播組與各所述小區(qū)關(guān)聯(lián)；把一個視域與各所述實體關(guān)聯(lián)；以及使所述實體能夠根據(jù)所述視域選擇地聯(lián)合所述多點傳播組中的至少一個。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括把一個多點傳播組與各所述小區(qū)關(guān)聯(lián)，允許所述實體聯(lián)合所述多點傳播組中的至少一個，并且通過估計所述實體聯(lián)合的多點傳播組數(shù)，計算所述成本。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括把一個多點傳播組與各所述小區(qū)關(guān)聯(lián)，并且使用所述多點傳播組把所述新分區(qū)方案通知所述移動實體。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述分區(qū)實體通過劃分所述小區(qū)中給出最大成本降低的小區(qū)，產(chǎn)生所述新分區(qū)方案。
8.一種用于對移動實體分組的系統(tǒng)，包括一個分區(qū)服務(wù)器；所述分區(qū)服務(wù)器限定一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它具有與所述移動實體占據(jù)的小區(qū)對應(yīng)的節(jié)點；多個客戶應(yīng)用，各與所述移動實體中的一個關(guān)聯(lián)；所述客戶應(yīng)用各具有通信機(jī)制，能夠與其它客戶應(yīng)用的通信機(jī)制以及與所述分區(qū)服務(wù)器通信；以及所述客戶應(yīng)用和所述分區(qū)服務(wù)器配置為建立動態(tài)分區(qū)協(xié)議，由此根據(jù)各所述小區(qū)之內(nèi)的通信實體數(shù)，重新配置所述四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述客戶應(yīng)用各有存儲器，用于存儲與預(yù)定感興趣地區(qū)對應(yīng)的視域，并且各所述客戶應(yīng)用的所述通信機(jī)制配置為聯(lián)合與所述視域重疊的小區(qū)中的多點傳播組通信移動實體。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述移動實體是具有產(chǎn)生車輛位置數(shù)據(jù)的定位設(shè)備的車輛，并且其中所述客戶應(yīng)用把所述車輛位置數(shù)據(jù)通知與占據(jù)一個共同小區(qū)的移動實體關(guān)聯(lián)的其它客戶應(yīng)用。
全文摘要
把一個地區(qū)分成各具有一個關(guān)聯(lián)多點傳播組地址的區(qū)域或小區(qū)。使用動態(tài)更新的四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織小區(qū)。在一個給定小區(qū)之內(nèi)的移動實體選擇它們成員中的一個作為協(xié)調(diào)器，用于估計與再分該小區(qū)或與其它同胞小區(qū)合并該小區(qū)關(guān)聯(lián)的成本數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)器把這個成本數(shù)據(jù)通知一個分區(qū)實體，它可以是中央服務(wù)器，使用貪婪算法計算新分區(qū)方案。然后把新分區(qū)方案廣播給移動實體，用于隨后通信。移動實體聯(lián)合與它們個別視域相交的多點傳播組。這樣，移動實體能無需監(jiān)視所有多點傳播組傳送而從其它移動實體獲得信息。
文檔編號G08G1/13GK1409498SQ0214331
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月27日
發(fā)明者伊博拉希姆·穆斯塔法·卡麥爾 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社