本文選題：車聯(lián)網(wǎng)　切入點：視頻　出處：《浙江大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：作為未來智能交通系統(tǒng)的主要組成部分之一,車聯(lián)網(wǎng)應該具有保障其網(wǎng)絡中各種業(yè)務的服務質量的能力。然而,車聯(lián)網(wǎng)中車輛的高速移動、多種優(yōu)先級業(yè)務對有限信道資源的搶占以及路邊基礎設施的稀疏布置共同造成車輛和路邊基礎設施間通信的時斷時續(xù)、車輛之間快速變化的拓撲結構、高動態(tài)變化的信道質量以及不斷變化的可用信道數(shù)目。除了上述復雜的網(wǎng)絡狀況外,車聯(lián)網(wǎng)為了滿足不同類型業(yè)務的服務質量要求,需要為不同類型的業(yè)務提供不同的資源分配策略,而同一種業(yè)務的多個服務質量指標往往是相互矛盾的,例如為了改善視頻的播放流暢度,往往要降低畫面質量。本學位論文針對車聯(lián)網(wǎng)中作為商娛類業(yè)務代表的視頻業(yè)務和作為智能交通類業(yè)務代表的信標消息廣播業(yè)務,研究其服務質量保障技術,設計其資源分配和自適應傳輸方案。針對采用認知信道且路邊基礎設施稀疏布置的車聯(lián)網(wǎng),研究面向服務質量保障的自適應視頻流傳輸。進行方案設計與性能分析,提出一種視頻流自適應傳輸方案,給出兩跳鏈路端到端連接性的數(shù)學表達。以保障視頻流暢播放前提下提高視頻畫面質量為目標,建立使效用最大的視頻層數(shù)優(yōu)化問題。該效用函數(shù)反映車輛運動和未來位置、車輛的緩存器中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)量、未來播放需要的數(shù)據(jù)量、預期能夠獲得的數(shù)據(jù)量等因素對請求的視頻層數(shù)的影響。提出一個面向質量的自適應視頻流算法,并且通過仿真驗證其有效性。針對可用信道數(shù)因較高優(yōu)先級業(yè)務占用而動態(tài)變化的車聯(lián)網(wǎng),研究面向多車輛視頻業(yè)務的資源分配和自適應傳輸,進行方案設計與性能分析。提出一種基于博弈競價的資源分配框架,將車輛的運動和資源的動態(tài)變化等實際因素考慮進來。該框架將通常由路邊單元(RoadSideUnit,RSU)集中進行的資源分配轉化為各車輛根據(jù)自己資源需求的緊迫程度的自由競價,而將車輛的出價表示為動態(tài)變化的信道數(shù)目和車輛數(shù)目、車輛緩存器中存有的視頻數(shù)據(jù)量、車輛位置、數(shù)據(jù)傳輸速率、車輛之間的相互競爭和影響等因素的函數(shù)。定義環(huán)境狀態(tài)和其狀態(tài)轉移矩陣,以幫助車輛合理地出價。定義視頻播放流暢前提下獲得較高視頻質量的車輛效用表達式。建立具有貝爾曼方程形式的累加效用和最大問題,提出一種基于動態(tài)規(guī)劃的低復雜度解法,用于計算在不同車輛狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)下的最優(yōu)出價和請求傳輸?shù)淖顑?yōu)視頻層數(shù)。針對車聯(lián)網(wǎng)中智能交通類業(yè)務的代表信標消息廣播業(yè)務,研究面向沖突避免和位置追蹤的自適應信標消息廣播間隔和資源分配。提出相鄰RSU之間公平有序的資源分配協(xié)商機制,以避免相鄰RSU的覆蓋區(qū)域內(nèi)相近的車輛被分到相同的時頻資源。定義車輛的信標消息廣播間隔(Beacon Interval,BI)要求的數(shù)學表達,體現(xiàn)出不同車輛的不同行駛狀態(tài)對BI的需求,用于反映車輛行駛安全和位置追蹤準確的要求。根據(jù)車輛的BI需求,定義反映其滿足程度的效用函數(shù),并且將單個RSU覆蓋范圍內(nèi)的資源分配問題建模為一個累積效用和最大化問題。為了便于求解該0-1整型優(yōu)化問題,提出將該問題轉化為無向加權圖中最大獨立集問題的轉化方法,并且提出低復雜度的求解算法。上述方案能夠在避免相鄰RSU覆蓋范圍內(nèi)車輛、同一RSU覆蓋范圍內(nèi)車輛的信標消息廣播沖突的前提下,盡量滿足車輛行駛安全和位置追蹤準確的要求。
[Abstract]:As one of the main part of future intelligent transportation system, vehicle networking capabilities should have its security business in the network service quality. However, the high-speed mobile vehicle networking, to seize the business of multiple priority limited channel resources and roadside infrastructure facilities caused by sparse arrangement of vehicles and roadside infrastructure communication on the rapidly changing topology between the vehicle and the number of available channels, high dynamic channel quality and changing. In addition to the complex network situation, car networking in order to satisfy the different types of service quality requirements, the need to provide different resource allocation strategies for different types of business, and with a business a plurality of service quality indicators are often contradictory, for example, in order to improve the video playback fluency, tend to reduce the quality of the picture. A paper for the car networking as entertainment business on behalf of the video service as the beacon message broadcasting service and intelligent traffic business representatives, to study the quality of service technology, the design of resource allocation and adaptive transmission scheme. According to the cognitive channel and roadside infrastructure sparse layout of the car networking, the research of adaptive video service oriented to ensure the quality of transmission. The performance analysis and design scheme, this paper proposes a video streaming adaptive transmission scheme, the expression given two hop link end to end the mathematics. In order to ensure the smooth video playback under the premise of improving the video quality as the goal, the establishment of the video layers optimization problem of maximum utility. The utility function reflects the movement of the vehicle and the future position, the existing vehicle data buffer, the future need to play the amount of data, is expected to be able to obtain the amount of data and other factors Impact on the requested video layers. Put forward an adaptive algorithm for quality video stream, and the simulation results show its validity. According to the number of available channels by high priority business occupancy and the dynamic change of car networking, research on resource allocation for multi vehicle video services and adaptive transmission, analyze the design and performance of proposed scheme. A resource allocation framework based on bidding game, the actual factors of vehicle motion and dynamic changes of resources into account. The framework will usually by the roadside unit (RoadSideUnit, RSU) focus on resource allocation into the vehicle according to the urgency of their bidding free resource requirements, and the vehicle will offer said the number of vehicles and the number of channels for the dynamic change, the amount of video data, there are vehicles in buffer position of the vehicle, the data transmission rate, the mutual competition between vehicles The function factors and influence. The transfer matrix for definition of environmental state and the state, to help the vehicle reasonable bid. The definition of smooth video playback of vehicle utility expression get higher video quality. Establish the cumulative utility and the biggest problem with the form of Behrman equation, is proposed based on a dynamic programming solution for low complexity. The number of bids and compute the optimal optimal video transmission request in different vehicle condition and environment condition. According to the car networking intelligent transportation business on behalf of the beacon message broadcasting service, based on collision avoidance and location tracking adaptive beacon message broadcast interval and resource allocation. The adjacent RSU resource allocation between fair and orderly negotiation mechanism in order to avoid coverage, adjacent RSU in similar vehicles were assigned to the same time frequency resource. Radio beacon message definition between vehicles Septum (Beacon Interval, BI) expression reflects the requirements of mathematics, the different needs of different vehicle driving state of BI, is used to reflect the running safety of the vehicle and position tracking accuracy. According to the vehicle's BI requirements, the utility function satisfies the definition reflects the degree of coverage and a single RSU modeling problem of resource allocation within the scope of as a cumulative sum utility maximization problem. In order to solve the 0-1 integer optimization problem, the problem is transformed into a weighted undirected graph transformation method in the maximum independent set problem, and put forward the algorithm of low complexity. The scheme can avoid the adjacent RSU range of vehicles, the premise beacon message broadcast conflict the same RSU within the coverage area of the vehicle, the vehicle to meet the safety and accurate location tracking requirements.

【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.5;U495

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本文編號：1630820