[发明专利]一种车载网络数据传输能耗优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种车载网络数据传输能耗优化方法及系统，其中，方法的实现包括：统计两个路边单元之间需要传递的数据包以及截止时间，根据区域距离，车流速度构建车载网络系统，计算出使用车辆进行转发满足延时条件的车流密度；若当前时刻有新数据包加入，则以当前数据包列表、各数据包截止时间、可共享信道状态作为输入，根据改进的频谱共享博弈算法计算出从当前空闲信道选择策略，并按照此策略序列控制当前时刻的频谱共享方案；若当前无新数据包到达且有空闲信道，则按照最近一次的传输决策序列控制网络传输；若当前无新任务到达且所有信道被占用，分配结束。通过本发明能够使所有任务在规定时间内完成且消耗最少的传输能耗。

技术领域

本发明属于计算机网络与移动互联网技术领域，更具体地，涉及一种基于频谱共享博弈的车载网络数据传输能耗优化方法及系统。

背景技术

随着社会的快速发展，各式汽车逐渐走进普通家庭，成为主要的出门代步工具。与之相对应，车载网络研究逐渐兴起。而随着交通拥堵、交通安全、服务质量(Quality ofService，QoS)等问题的出现，车载网络的研究需求也越来越大。

车载自组织网络主要由车载单元(On-board Units，OBUs)和路边单元(RoadsideUnits，RSUs)组成。对于用户而言，车辆自组织网络(Vehicular ad hoc networks，VANET)可以提供以下几种服务：1)道路安全辅助服务。通过对路况和车况的实时监控和预测，将信息及时反馈给用户，以减小道路事故的发生概率。在该类服务中，有效的数据传递和较小的延时是关键。2)无线网络接入服务，包括娱乐信息，邮件上传与下载，最新的地图更新等等。在该类服务中，需要足够的带宽支持，而对延时却不是很敏感。3)交通管理服务，包括电子计费，车牌号码识别，路网与车辆之间的信息交互等等。现有的专用短程通信技术(Dedicated short range communications,DSRC)是一种适用于短距离的快速移动的目标识别技术，基本可以在车辆数量不是很多的情况下，完成交通管理通信服务。

然而，当车辆数量增大的时候，车辆道路安全服务的需求增大，车载用户可用的频谱资源变得紧缺。同时，当车载用户需要得到稳定的无线网络接入服务时，可用频谱资源变得尤为紧缺。另一方面，车辆的快速移动，信道的拓扑变化很快，车与车之间、车与路边设备中间可以理想通信的时间很短，要想完成通信，需要更多的带宽来支持。基于以上分析可以发现：车载网络中存在频谱资源短缺问题，且该问题会随着路面车辆密度的增大和车辆用户需求的复杂化而逐步变得严重。当前世界的多数国家采用政府统一分配授权的静态频谱管理方式，由政府无线电管理部统一对无线电频谱进行频段的划分、分配及授权，但是在这种静态的频谱管理方式下，频谱的利用出现高度的不均衡性，部分频段的利用率很高甚至出现了过度利用，而有的频段的利用率却非常低，造成一定程度的浪费，而且现今为止多数的可用频谱资源基本分配完毕，基本不可能单独分配一部分频谱资源作为车联网通信的专用频段。

认知无线电技术的引入，可以有效地解决该问题。在认知车载网络中，车辆用户作为次用户，其余的无线服务(主要是TV信号)用户作为主用户。次用户可以在不影响主用户的前提下，与主用户共享频谱资源，从而改善次用户的通信质量，提高频谱的利用率。目前对于VANET的相关研究大都是基于固定的发射功率，但是实际行驶的车辆是分布不均匀且不断变化的，采用固定的发射功率无法很好地适应VANET环境：采用固定的发射功率，在车辆集中的地方，由于节点通信范围内的邻居节点多，就会造成数据碰撞概率变大巧＂广播风暴＂等问题；而在车辆分散的地方，就会出现链路存在时间短和网络连接率低等问题。因此能量损耗问题依旧是一个十分重要的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种车载网络数据传输能耗优化方法及系统，由此解决现有车辆自组织网络基于固定的发射功率而存在的能量损耗较高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种车载网络数据传输能耗优化方法，包括：