公交車載網(wǎng)絡中最大化有效傳輸次數(shù)的調(diào)度決策方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了公交車載網(wǎng)絡中最大化有效傳輸次數(shù)的調(diào)度決策方法，包括如下過程：（1）利用圖論理論構(gòu)建公交車載網(wǎng)絡模型；（2）根據(jù)公交車運行軌跡數(shù)據(jù)，運用弗洛伊德算法求出兩輛車之間的最小平均接觸間隔時間；（3）統(tǒng)計節(jié)點空閑鄰居集合、攜帶數(shù)據(jù)包集合和已接收數(shù)據(jù)包集合；（4）計算節(jié)點攜帶數(shù)據(jù)包對應的拷貝數(shù)目及目的節(jié)點；（5）迭代求出滿足最大化有效傳輸次數(shù)的鄰居調(diào)度方案。本發(fā)明選擇與具有最大有效傳輸次數(shù)的空閑鄰居進行通信。在芝加哥市公交車運行軌跡數(shù)據(jù)上進行模擬實驗，實驗結(jié)果表明，與經(jīng)典的輪詢調(diào)度方法相比，本發(fā)明方法可以明顯地減少網(wǎng)絡中的傳輸次數(shù)并可提高數(shù)據(jù)包的傳遞率。
【專利說明】公交車載網(wǎng)絡中最大化有效傳輸次數(shù)的調(diào)度決策方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種公交車載網(wǎng)絡中最大化有效傳輸次數(shù)的調(diào)度決策方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡路由協(xié)議是以源節(jié)點和目的節(jié)點之間存在端到端可靠鏈接為前提的。但是，在容遲網(wǎng)絡中，由于節(jié)點的快速移動、節(jié)點密度稀疏等原因造成網(wǎng)絡中一般不存在端到端的路徑，因此，傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡路由協(xié)議已經(jīng)不適用于容遲網(wǎng)絡。公交車載網(wǎng)絡是近年來容遲網(wǎng)絡的一個具體應用場景，通常情況下，公共運輸系統(tǒng)覆蓋非常大的區(qū)域，可以用來傳輸消息。公交車載網(wǎng)絡有許多應用場合，例如公交車的軟件升級、廣告、或者公交車之間相互傳播信息等。因此，公交車載網(wǎng)絡為司機和乘客的生活提供了更多的方便，為智慧城市建設提供一種重要的網(wǎng)絡通信技術(shù)。
[0003]目前有許多關(guān)于公交車載網(wǎng)絡中路由算法的研究。傳染病路由算法是一種被廣泛應用于車載網(wǎng)絡中、攜帶數(shù)據(jù)包的節(jié)點將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給任何相遇的節(jié)點。在資源不受限制情況下，它在數(shù)據(jù)包的傳遞率、傳遞延遲等性能方面都達到最佳的，但同時以網(wǎng)絡中存在大量冗余數(shù)據(jù)包拷貝為代價。文獻M中研究了移動模型對路由算法的影響。在意大利都靈城市公交車跟蹤數(shù)據(jù)上，研究對于給定的數(shù)據(jù)包時延約束，如何為一對源節(jié)點和目的節(jié)點尋找數(shù)據(jù)包傳輸路徑同時使得傳遞率最大。R2R (Route-to-Route)的路由算法利用公交車車載網(wǎng)絡中不同路線公交車碰面規(guī)律可預見性的特點，為每一個數(shù)據(jù)包安排一個固定的傳輸路徑。規(guī)定公交車載網(wǎng)絡中每個節(jié)點只對同一個數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)K次從而減少網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)包拷貝數(shù)目。
[0004]但是，公交車載網(wǎng)絡方面的研究工作一般是假設當一輛公交車遇到另外一輛公交車時，它們就可以隨時通信，很少有工作研究當一輛公交車同時遇到幾輛公交車時如何確定通信次序及其對網(wǎng)絡性能產(chǎn)生的影響。我們通過從芝加哥市公交車運行軌跡數(shù)據(jù)的研究中發(fā)現(xiàn):大量存在兩輛以上的公交車同時碰面情形，我們設計一個調(diào)度算法來決定與鄰居通信的順序，以增加有效傳輸次數(shù)，達到減少網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)包傳輸次數(shù)和提高傳遞率的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種公交車載網(wǎng)絡中最大化有效傳輸次數(shù)的調(diào)度決策方法，決定與鄰居通信的順序，以增加有效傳輸次數(shù)，達到減少網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)包傳輸次數(shù)和提聞傳遞率的目的。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)方案如下:公交車載網(wǎng)絡中最大化有效傳輸次數(shù)的調(diào)度決策方法，包括如下過程:
[0007](I)、利用圖論理論構(gòu)建公交車載網(wǎng)絡模型:將一個公交車載網(wǎng)絡抽象成一個加權(quán)無向圖G，G= (V, E, R),其中，V是網(wǎng)絡中節(jié)點集合，E是鏈路集合，R是時間集合；對于V中的兩個節(jié)點i和j，如果它們相遇過，那么它們之間存在邊(i，j) e E ;任給i，j e V,R(i, j) =Rijj權(quán)值表示節(jié)點i和j之間平均接觸間隔時間；
[0008](2)根據(jù)公交車運行軌跡數(shù)據(jù)，運用弗洛伊德算法求出兩公交車之間的最小平均接觸間隔時間T(i，j):在構(gòu)建模型的加權(quán)無向圖G上，根據(jù)弗洛伊德最短路徑算法，得到任意兩個節(jié)點i和j之間最小平均接觸間隔時間T(i，j)=T^該值為節(jié)點i和j之間期望延遲；
[0009](3)公交車載網(wǎng)絡中有N個節(jié)點，空閑鄰居即是不含有數(shù)據(jù)包的節(jié)點鄰居，統(tǒng)計節(jié)點空閑鄰居集合匕、攜帶數(shù)據(jù)包集合Pi和已接收數(shù)據(jù)包集合Si:
[0010](3A)、對于一個空閑的節(jié)點i (I≤i≤N)，它的所有空閑鄰居集合
--2,…，其中A是節(jié)點i的空閑鄰居的數(shù)目；
[0011](3B)、節(jié)點i當前攜帶數(shù)據(jù)包集合乃j其中Hii表示節(jié)點i當前攜帶的數(shù)據(jù)包數(shù)目；
[0012](3C)、節(jié)點i到目前為止已接收數(shù)據(jù)包集合SiQ ^ i ^ N)；
[0013](4)計算節(jié)點攜帶數(shù)據(jù)包對應的拷貝數(shù)目及目的節(jié)點:
[0014](4A)、計算節(jié)點i處攜帶數(shù)據(jù)包Pi,k拷貝數(shù)目A(PiJ) (I≤k≤m)；
[0015](4B)、對節(jié)點i，根據(jù)二分散發(fā)和等待路由算法，按照調(diào)度順序?qū)黀i，k當前剩余拷貝數(shù)量一半交付鄰居，得到節(jié)點i緩沖區(qū)中攜帶數(shù)據(jù)包Pu對應的目的節(jié)點(!(Pu)
(1 < j < IIli);
[0016](5)迭代求出滿足最大化有效傳輸次數(shù)的鄰居調(diào)度方案:
[0017]從未被選擇的空閑鄰居η。中選擇一個鄰居使得它對應的有效傳輸次數(shù)最大，具體步驟如下:
[0018](5A)根據(jù)節(jié)點i的空閑鄰居的數(shù)目&作I到&次循環(huán):
[0019]當節(jié)點i當前攜帶數(shù)據(jù)包的集合Pi非空
[0020](5A1)對于每一個沒有被調(diào)度過的空閑鄰居叫，」(1 ( j ( fi)，計算對應有效傳輸
【權(quán)利要求】
1.公交車載網(wǎng)絡中最大化有效傳輸次數(shù)的調(diào)度決策方法，包括如下過程: (1)、利用圖論理論構(gòu)建公交車載網(wǎng)絡模型: 將一個公交車載網(wǎng)絡抽象成一個加權(quán)無向圖G，G= (V, E, R),其中，V是網(wǎng)絡中節(jié)點集合，E是鏈路集合，R是時間集合；對于V中的兩個節(jié)點i和j，如果它們相遇過，那么它們之間存在邊(i，j) e E ;任給i，j e V,R(i, j)=Ri；J權(quán)值表示節(jié)點i和j之間平均接觸間隔時間； (2)根據(jù)公交車運行軌跡數(shù)據(jù)，運用弗洛伊德算法求出兩公交車之間的最小平均接觸間隔時間T(i，j):在構(gòu)建模型的加權(quán)無向圖G上，根據(jù)弗洛伊德最短路徑算法，得到任意兩個節(jié)點i和j之間最小平均接觸間隔時間T (i，j)=Tu，該值為節(jié)點i和j之間期望延遲； (3)公交車載網(wǎng)絡中有N個節(jié)點，空閑鄰居即是不含有數(shù)據(jù)包的節(jié)點鄰居，統(tǒng)計節(jié)點空閑鄰居集合F1、攜帶數(shù)據(jù)包集合Pi和已接收數(shù)據(jù)包集合Si: (3A)、對于一個空閑的節(jié)點i (I≤i≤N)，它的所有空閑鄰居集合6,…義j，其中A是節(jié)點i的空閑鄰居的數(shù)目； (3B)、節(jié)點i當前攜帶數(shù)據(jù)包_八『A.」,...，/),..,,, j，其中mi表示節(jié)點i當前攜帶的數(shù)據(jù)包數(shù)目； (3C)、節(jié)點i到目前為止已接收數(shù)據(jù)包集合Si (I ^ i ^ N)； (4)計算節(jié)點攜帶數(shù)據(jù)包對應的拷貝數(shù)目及目的節(jié)點: (4A)、計算節(jié)點i處攜帶數(shù)據(jù)包Pi，k拷貝數(shù)目A(Pu) (I ^ k ^ Hii)； (4B)、對節(jié)點i，根據(jù)二分散發(fā)和等待路由算法，按照調(diào)度順序?qū)黀i，k當前剩余拷貝數(shù)量一半交付鄰居，得到節(jié)點i緩沖區(qū)中攜帶數(shù)據(jù)包Pu對應的目的節(jié)點(!(Pu)(I ≤j ≤ Iiii)； (5)迭代求出滿足最大化有效傳輸次數(shù)的鄰居調(diào)度方案: 從未被選擇的空閑鄰居η。中選擇一個鄰居使得它對應的有效傳輸次數(shù)最大，具體步驟如下: (5A)根據(jù)節(jié)點i的空閑鄰居的數(shù)目A作I到A次循環(huán): 當節(jié)點i當前攜帶數(shù)據(jù)包的集合Pi非空 (5A1)對于每一個沒有被調(diào)度過的空閑鄰居ni，j(l ( j ( fi)，計算對應有效傳輸次數(shù)J抓j,幻，其中k-1
沖,./，k) = < or ?..(Pi^ ) = I & pik 迗 Slh , & η- = ClipiJi)j ^^mi) _ Ootherwise 從中選擇最小傳輸次數(shù)對應的空閑鄰居η。； 其中，節(jié)點i將數(shù)據(jù)包Pu傳輸給鄰居節(jié)點叫，」(1≤i≤N，I≤k≤Hii, I≤j≤fj是一次有效傳輸，則必須滿足^，即從鄰居節(jié)點叫，」到數(shù)據(jù)包Pi，k的目的節(jié)點期望延遲不超過節(jié)點i到該數(shù)據(jù)包目的節(jié)點的期望延遲；(5A2)節(jié)點i根據(jù)二分散發(fā)和等待路由算法向該鄰居η。有效傳輸所有不屬于Sj的數(shù)據(jù)包{Pi，」g(i, j, q)=l, 1 ≤ q ≤ Iiii}； (5A3)更新節(jié)點i當前攜帶數(shù)據(jù)包的集合Pp節(jié)點i處包pi，k拷貝數(shù)目A (pi；k)(1 ^ k ^ Hii) 和節(jié)點i到目 前為止已經(jīng)接收過的數(shù)據(jù)包集合Sj=Sj U {pi；q| g(i, j, q)=l, 1 ^ q ^ mj ?
【文檔編號】H04W72/12GK103634923SQ201310637661
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】王青山, 王 琦, 任麗麗, 劉艷萍, 付沙沙, 劉靜, 時寬凱, 沈靜 申請人:合肥工業(yè)大學