城市車載網(wǎng)絡(luò)吞吐優(yōu)化與移動(dòng)覆蓋研究.pdf

1、基于車載網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)城市感知的效果取決于車載感知報(bào)告的時(shí)空二維覆蓋。如何收集到更多有效的感知報(bào)告提高時(shí)空二維覆蓋是個(gè)重要的問題,即移動(dòng)覆蓋問題。在路邊放置高帶寬的基站來收集探測車輛上感知報(bào)告是一種有效手段。本課題的第一個(gè)子問題是考慮如何通過這些高帶寬基站的放置來最大化城市感知中的移動(dòng)覆蓋。這個(gè)問題非常具有挑戰(zhàn)性。
　　本文給出了即使在所有車輛路徑已知的條件下,該問題是NP難問題的理論證明。而在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中,獲取未來很長一段時(shí)間的車輛行

2、駛路徑信息并不可能。車輛行駛路徑的不確定性更加大了問題的難度。本文通過統(tǒng)計(jì)和分析大量真實(shí)車輛的軌跡數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)了車輛行駛路徑中的規(guī)律。車輛的數(shù)量分布和行駛軌跡往往具有一定的統(tǒng)計(jì)特性,本文的方法利用了這些統(tǒng)計(jì)特性解決了在車輛行駛路徑未知條件下的移動(dòng)覆蓋優(yōu)化問題。本工作給出了解決車輛行駛路徑已知條件下的移動(dòng)覆蓋問題的近似算法,并且達(dá)到了理論(1-1/?)的最優(yōu)近似度。在車輛行駛路徑未知條件下,本文的近似算法也十分有效,與最優(yōu)結(jié)果接近。

3、　　在解決了一跳數(shù)據(jù)傳輸下的移動(dòng)覆蓋問題后,本課題挑戰(zhàn)一個(gè)更為困難的問題,多跳數(shù)據(jù)傳輸下的車載網(wǎng)絡(luò)吞吐優(yōu)化問題。車載網(wǎng)絡(luò)的吞吐能力對城市感知應(yīng)用而言十分重要。車載網(wǎng)絡(luò)受制于網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)常中斷和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多變等因素的影響,網(wǎng)絡(luò)吞吐能力較差,直接影響到城市感知等應(yīng)用的效果。因此,本課題研究如何優(yōu)化車載網(wǎng)絡(luò)的吞吐能力。城市車載網(wǎng)絡(luò)的吞吐能力受制于多方面因素的影響,如AP的放置地點(diǎn),多跳數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)延遲,連接帶寬,車輛行駛路徑等等。其中有些因

4、素受網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者的控制,如AP放置和多跳數(shù)據(jù)傳輸方法;其余則不然。因此,車載網(wǎng)絡(luò)吞吐優(yōu)化是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的難題。本文首先將車載網(wǎng)絡(luò)吞吐優(yōu)化問題建立數(shù)學(xué)模型。建模后,首先解決AP放置的難題,為解決AP放置難題,本課題創(chuàng)新性地提出了基于路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸延遲估計(jì),并利用模擬退火算法解決了AP放置難題。其次,本文利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法,得出了車載網(wǎng)絡(luò)的吞吐能力上界。最后,本課題分別提出了集中式和分布式兩種多跳數(shù)據(jù)傳輸算法。通過基于真實(shí)車輛行駛