一種車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信的接入選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信的接入選擇方法，該方法主要包括：需求節(jié)點向周圍節(jié)點發(fā)送廣播請求報文，請求接入網(wǎng)絡(luò)；周圍節(jié)點根據(jù)定價方法計算幫助需求節(jié)點R進行網(wǎng)絡(luò)接入的最終價格；需求節(jié)點R接收所有符合條件的周圍節(jié)點回復(fù)的報文信息，選擇其中一個周圍節(jié)點進行網(wǎng)絡(luò)接入。本發(fā)明所述方法能夠根據(jù)需求節(jié)點的目的，在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下盡可能的降低節(jié)點的接入代價，提高需求節(jié)點傳輸?shù)男詢r比，并且實現(xiàn)的過程簡單。
【專利說明】一種車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信的接入選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信的接入選擇方法的設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)由車輛節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施組成。目前有幾種無線通信技術(shù)可以用于創(chuàng)建車載網(wǎng)絡(luò)，其中包括無線廣域網(wǎng)(WWAN, Wireless Wide Area Network),無線城域網(wǎng)(WMAN, Wireless Metro Area Network),利用路旁接入點的無線局域網(wǎng)(WLAN, WirelessLocal Area Network)以及利用V2V通信的自組網(wǎng)絡(luò)。這些技術(shù)提供了各種在成本和性能上的權(quán)衡。通過充分利用這些技術(shù)，有許多方法用來構(gòu)造車輛網(wǎng)絡(luò)。目前有幾種方案可以互相替代:純粹的無線V2V自組織網(wǎng)絡(luò)；有線骨干網(wǎng)加上最后一跳為無線節(jié)點的架構(gòu)；使用V2V通信但不依賴固定基礎(chǔ)設(shè)施的混合架構(gòu)。當需要時，可以合理的利用以上幾種方案構(gòu)造出的車輛異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，通過選擇適當?shù)慕尤刖W(wǎng)絡(luò)來提高網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率、降低接入成本，改善網(wǎng)絡(luò)的各項性能。
[0003]為了使本發(fā)明及其【背景技術(shù)】更易于理解，在對本發(fā)明的【背景技術(shù)】進行描述時，首先做出如下定義:
[0004]1、基站(BS, Base Station):基站是無線電臺站的一種形式,是指在一定的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動通信交換中心，與移動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺;
[0005]2、無線訪問接入點(AP,Wireless Access Point):AP相當于一個連接有線網(wǎng)和無線網(wǎng)的橋梁，其主要作用是將各個無線網(wǎng)絡(luò)客戶端連接到一起，然后將無線網(wǎng)絡(luò)接入以太網(wǎng)；
[0006]3、垂直切換:指在不同接入網(wǎng)絡(luò)中不同協(xié)議層之間的切換技術(shù)，如在一個BS和一個AP間進行連接的轉(zhuǎn)移；
[0007]4、接入代價:節(jié)點接入網(wǎng)絡(luò)所需付出的價格；
[0008]5、服務(wù)質(zhì)量(QoS, Quality of Service):即網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量,也指網(wǎng)絡(luò)的一種安全機制，用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的一種技術(shù)；
[0009]6、路旁單元(RSU，Road Side Unit):指安裝在道路兩旁的基礎(chǔ)設(shè)施，可以與車載單元進行通信，實現(xiàn)車輛身份識別，電子扣分等功能的裝置；
[0010]在現(xiàn)有的車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，車輛節(jié)點大都通過切換判決算法進行網(wǎng)絡(luò)接入，車輛節(jié)點獨自進行網(wǎng)絡(luò)接入一般使用熟知切換技術(shù)。垂直切換過程主要有以下三個步驟:
[0011]I)接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)階段；
[0012]2)切換判決階段；
[0013]3)切換執(zhí)行階段；
[0014]在接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)階段，車輛節(jié)點需要決定哪一個接入網(wǎng)絡(luò)可以使用。在切換判決階段，車輛節(jié)點需要決定應(yīng)該接入哪個網(wǎng)絡(luò)。判決條件通常包括接入代價、QoS、負載均衡等。在切換執(zhí)行階段，連接需要從現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)以無縫的方式重新路由到選定的新網(wǎng)絡(luò)。在整個垂直切換過程中，接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)階段和切換判決階段是最重要的步驟，將直接影響終端之間的通信。一個不正確的網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)和垂直切換決定可能會降低通信的QoS，影響現(xiàn)有的通信，甚至?xí)斐蓚鬏敂?shù)據(jù)丟失。
[0015]目前已經(jīng)存在很多垂直切換判決算法，主要分為兩大類:1.一個或多個度量的閾值比較；2.采用人工智能技術(shù)來改善切換過程中的QoS。然而，這種算法在車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)背景下的擴展和適應(yīng)的關(guān)注還較少。
[0016]現(xiàn)有的針對車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點接入網(wǎng)絡(luò)的問題，車輛大都采取自主下載的方式，即車輛節(jié)點通過自己的能力探測節(jié)點所在區(qū)域的覆蓋網(wǎng)絡(luò)類型，評估網(wǎng)絡(luò)性能，根據(jù)自己的需求選擇最優(yōu)的方式進行網(wǎng)絡(luò)接入。文獻K.Shafiee, A.Attar, L.C.M.Victor.0ptimal distributed vertical handoff strategies in vehicular heterogeneousnetworks [J].Selected Areas in Communications，2011，29 (3): 534-544 詳細地介紹了在RSU和蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點如何進行選擇的過程。其接入模式如圖1所示，圖中的需求節(jié)點R，當它需要進行網(wǎng)絡(luò)接入的時候，自行探測到自己在RSU的覆蓋范圍內(nèi)，于是它便獨立的利用RSU來接入Internet進行數(shù)據(jù)下載。
[0017]基于垂直切換技術(shù)的車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接入選擇策略的主要缺陷在于:車輛會由于一些限制而沒法獲取低價的且高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。如地理位置的限制，當車輛不在RSU的覆蓋范圍內(nèi)時，它只能通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)，以較高的價格獲取Internet服務(wù)；又如車輛節(jié)點自身的硬件限制，當它沒有配備Wifi的通信接口時，也只能通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)自行接入網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)下載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接入選擇方法中存在的問題而提供一種車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信的接入選擇方法。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信的接入選擇方法，具體包括:
[0020]S1、需求節(jié)點R在其有效范圍內(nèi)向周圍節(jié)點發(fā)送廣播請求報文，請求接入網(wǎng)絡(luò)；
[0021]S2、接收到節(jié)點R發(fā)送的廣播請求報文的周圍節(jié)點，根據(jù)定價方法，計算幫助需求節(jié)點R進行網(wǎng)絡(luò)接入的最終價格，并將該價格信息以及周圍節(jié)點自身能夠提供給節(jié)點R的條件發(fā)送至需求節(jié)點R ；
[0022]S3、需求節(jié)點R接收所有符合條件的周圍節(jié)點回復(fù)的報文信息，根據(jù)節(jié)點選擇策略選擇其中一個周圍節(jié)點進行網(wǎng)絡(luò)接入。
[0023]進一步的，所述步驟SI中需求節(jié)點R發(fā)送的廣播請求報文中包括:需求節(jié)點需要下載的應(yīng)用P的大小為Bt，以及下載該應(yīng)用需求節(jié)點愿意支付的價格Ck，所述Ck = Bt XMe,其中Mk為節(jié)點R下載該應(yīng)用P每比特的所花費的價格。
[0024]進一步的，所述步驟S2中周圍節(jié)點接收到需求節(jié)點R的廣播請求報文后，周圍節(jié)點i計算自身下載該應(yīng)用P所需要價Di,若Di > Ce,則該周圍節(jié)點i不對需求節(jié)點R的廣播請求報文進行回復(fù)則該周圍節(jié)點i向需求節(jié)點R回復(fù)請求確認報文，所述請求確認報文包括該周圍節(jié)點的要價Dp該周圍節(jié)點能夠提供的帶寬Bi以及該周圍節(jié)點距離需求節(jié)點R的跳數(shù)氏。[0025]更進一步的，所述周圍節(jié)點i計算自身下載該應(yīng)用所需要價Di的具體過程為:
[0026]設(shè)定需求節(jié)點R及其周圍節(jié)點組成集合S，所述集合S中包括N個節(jié)點，節(jié)點η作為最后加入集合S的節(jié)點，所述節(jié)點η直接下載該應(yīng)用P的花費為Cn，所述Cn = -BtXMn,其中Mn為節(jié)點η下載該應(yīng)用P每比特的所花費的價格；
[0027]記集合S的效用函數(shù)V(S) = Cn，表示最后加入的節(jié)點η下載應(yīng)用P的成本價格；
[0028]則集合S中任一成員節(jié)點η的分配收益計算公式為:
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信的接入選擇方法，其特征在于，具體包括: 51、需求節(jié)點R在其有效范圍內(nèi)向周圍節(jié)點發(fā)送廣播請求報文，請求接入網(wǎng)絡(luò)； 52、接收到節(jié)點R發(fā)送的廣播請求報文的周圍節(jié)點，根據(jù)定價方法，計算幫助需求節(jié)點R進行網(wǎng)絡(luò)接入的最終價格，并將該價格信息以及周圍節(jié)點自身能夠提供給節(jié)點R的條件發(fā)送至需求節(jié)點R ； 53、需求節(jié)點R接收所有符合條件的周圍節(jié)點回復(fù)的報文信息，根據(jù)節(jié)點選擇策略選擇其中一個周圍節(jié)點進行網(wǎng)絡(luò)接入。
2.如權(quán)利要求1所述的一種車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信的接入選擇方法，其特征在于，所述步驟SI中需求節(jié)點R發(fā)送的廣播請求報文中包括:需求節(jié)點需要下載的應(yīng)用P的大小為Bt，以及下載該應(yīng)用需求節(jié)點愿意支付的價格Ck，所述Ck = Bti Mk，其中Mk為節(jié)點R下載該應(yīng)用P每比特的所花費的價格。
3.如權(quán)利要求1所述的一種車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信的接入選擇方法，其特征在于，所述步驟S2中周圍節(jié)點 接收到需求節(jié)點R的廣播請求報文后，周圍節(jié)點i計算自身下載該應(yīng)用P所需要價DJCk，則該周圍節(jié)點i不對需求節(jié)點R的廣播請求報文進行回復(fù)；若D^Ce,則該周圍節(jié)點i向需求節(jié)點R回復(fù)請求確認報文，所述請求確認報文包括該周圍節(jié)點的要價Dp該周圍節(jié)點能夠提供的帶寬Bi以及該周圍節(jié)點距離需求節(jié)點R的跳數(shù)氏。
4.如權(quán)利要求3所述的一種車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信的接入選擇方法，其特征在于，所述周圍節(jié)點i計算自身下載該應(yīng)用所需要價Di的具體過程為: 設(shè)定需求節(jié)點R及其周圍節(jié)點組成集合S，所述集合S中包括N個節(jié)點，節(jié)點η作為最后加入集合S的節(jié)點，所述節(jié)點η直接下載該應(yīng)用P的花費為Cn，所述Cn = -Bt, Mn，其中Mn為節(jié)點η下載該應(yīng)用P每比特的所花費的價格； 記集合S的效用函數(shù)V(S) = Cn，表示最后加入的節(jié)點η下載應(yīng)用P的成本價格； 則集合S中任一成員節(jié)點η的分配收益計算公式為:
5.如權(quán)利要求4所述的一種車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信的接入選擇方法，其特征在于，所述步驟S3中，節(jié)點選擇策略的具體過程為: 若需求節(jié)點R接收到k個周圍節(jié)點回復(fù)的請求確認報文，則設(shè)集合V = (V1, V2,…Vk}，該集合中任一節(jié)點i發(fā)送的請求確認報文中的信息為(Di, Bi, Hj，其中，Di表示該節(jié)點i下載該應(yīng)用P的要價,Bi表示該周圍節(jié)點能夠提供的帶寬，Hi表示該周圍節(jié)點距離需求節(jié)點R的跳數(shù)； 所述需求節(jié)點R通過集合V中節(jié)點提供的性價比來進行網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點的選擇，所述性價比表示節(jié)點提供的服務(wù)質(zhì)量與報價的比，該性價比表示為Ratio，其具體公式為:
【文檔編號】H04W48/16GK103957579SQ201410171878
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】冷甦鵬, 劉暢玥, 武潤鵬, 張科 申請人:電子科技大學(xué)