[发明专利]一种基于图论的车载异构网络资源协作优化方法

说明书

本发明公开了一种基于图论的车载异构网络资源协作优化方法，包括确定车辆与基站之间是单跳通信还是两跳通信，分类采集形成单跳通信集合和两跳通信集合；根据图论将单跳通信集合和两跳通信集合组成二分图，计算每一个单跳通信和两跳通信的服务量，然后对单跳通信集合中链路的服务量进行大小排序；选取服务量值最小的车辆节点构建DV车辆集，其余车辆构建RV车辆集，由DV车辆集和RV车辆集作为顶点构建加权二分图；计算加权二分图顶点之间每条边权重，并使用KM算法寻找加权二分图的整体最大权重匹配方案，在匹配过程中设置时延限制约束条件；使用二分搜索法对DV车辆数量进行迭代更新，根据迭代更新结果判断是否找到车辆与基站之间通信的最优协作方案。

技术领域

本发明涉及汽车通信技术领域，尤其涉及一种基于图论的车载异构网络资源协作优化方法。

背景技术

随着交通行业的快速发展，车辆给人们带来了极大的方便。随着汽车的数量呈爆炸式增长，移动车辆上的车载应用服务从互联网接收信息的需求也日益增长，因此对车载网络中车载通信技术提出了更高的要求。车载自组织网络(VANET)是智能交通系统(Intelligent Transportation System, ITS)的重要组成之一。目前，车辆通信主要有两种类型：V2V(Vehicle-to-Vehicle, V2V)和V2I(Vehicle-to-Infrastructure, V2I)通信链路。车载异构网络(Vehicular Heterogeneous Network, VHN)结合了这两种模式的优势，更适合为乘坐移动车辆的用户提供信息服务。在车载异构网络中，同时存在V2V和V2I两种通信链路，其中V2I链接使得车辆能通过BS（Base Station，基站）连接到互联网，而V2V链接使得车辆之间进行相互连接。此外，车载异构网络可以通过蜂窝网络、DSRC和无线局域网等多种不同技术来实现；车载网络是一种网状结构，在具体解决过程中要遍历网络中所有的链路。尤其在实际车载异构网络场景中存在大量车辆节点时，这种穷举性搜索的方法将会产生巨大的计算量，从而导致过高的时间开销。由于车载网络的网络拓扑快速变化，很可能导致网络节点选择的资源调配方案还没选出，网络拓扑就已经发生改变，而网络拓扑迅速变化会大大影响车载异构网络的通信质量，这种情况下，车辆行使中的安全性大大降低。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的的题，提供一种基于图论的车载异构网络资源协作优化方法，具体技术方案如下：

一种基于图论的车载异构网络资源协作优化方法，所述方法包括如下步骤：

S1：确定车辆与基站之间是单跳通信还是两跳通信，分类采集形成单跳通信集合和两跳通信集合；

S2：根据图论将单跳通信集合和两跳通信集合组成二分图，并计算每一个单跳通信和两跳通信的服务量，然后对单跳通信集合中链路的服务量进行大小排序；

S3：选取服务量值最小的车辆节点构建DV（Destination Vehicle，目的车辆）车辆集，其余车辆构建RV（Relay Vehicles，中继车辆）车辆集，由DV车辆集和RV车辆集作为顶点构建加权二分图；

S4：计算加权二分图顶点之间每条边权重，并使用KM算法寻找加权二分图的整体最大权重匹配方案，在匹配过程中设置时延限制约束条件；

S5：使用二分搜索法对DV车辆数量进行迭代更新，根据迭代更新结果判断是否找到车辆与基站之间通信的最优协作方案。

进一步的，所述二分搜索法对所述DV车辆数量进行迭代更新结果包括：DV车辆的数量保持不变，此时说明找到车辆与基站之间通信的最优协作方案；若所述DV车辆的数量发生变化，重复步骤S2~S5。

进一步的，所述单跳通信的链路服务量通过公式计算；所述两跳通信的链路服务量通过公式计算。

进一步的，所述二分图以及加权二分图中顶点集之间每条边表示权重，所述权重表示所述单跳通信集和两跳通信集每条链路的服务量。