本文關(guān)鍵詞：車輛WiFi接入互聯(lián)網(wǎng)中基于軌跡的下載任務(wù)調(diào)度研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：車載網(wǎng)絡(luò)是車輛間、車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施之間通過無線連接形成的一種拓撲動態(tài)變化的無線移動網(wǎng)絡(luò)。路邊基礎(chǔ)設(shè)施分為兩類,一類通過有線接入Internet,通常簡稱為AP(Access Point),另一類只提供簡單的存儲轉(zhuǎn)發(fā),簡稱RSU(Road Side Unit)。在車載網(wǎng)絡(luò)中,車輛之間、車輛與RSU之間主要通過Ad Hoc方式相連,而車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施之間則主要通過Wi Fi方式連接。車載用戶通過車載網(wǎng)絡(luò)接入Internet獲得各種信息服務(wù),如查詢商場、飯店、加油站、交通管理、路況及最新的天氣、新聞等。當然,車載用戶也可以通過3G或衛(wèi)星獲得上述服務(wù),但其費用比較昂貴,而通過AP一般可以免費獲得高性能的Internet鏈接。因此,如何充分利用AP為車載用戶提供Internet接入服務(wù)、尤其是數(shù)據(jù)下載服務(wù)是目前車載網(wǎng)絡(luò)中的重要研究內(nèi)容。雖然各國政府都在投入大量資金部署各種AP,但仍無法滿足日益增長的車載用戶對Internet的下載請求。目前,即使在較發(fā)達的城市中,AP的通信范圍也還不能完全覆蓋街道上行駛的車輛,我們將兩個相鄰AP之間未被AP通信覆蓋的區(qū)域稱為鏈接空洞。進入鏈接空洞的車載用戶將無法通過Wi Fi方式接入Internet,但可以通過Ad Hoc方式通過其周圍的其它車載節(jié)點經(jīng)多跳接入Internet。在AP不能完全滿足車載用戶下載請求的條件下,各個AP可以通過對其接收到的下載請求進行調(diào)度,以便提高整個車載網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力。顯然,那些可以為更多相鄰節(jié)點提供轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)的車載節(jié)點的請求應(yīng)該被優(yōu)先調(diào)度執(zhí)行,因此,AP調(diào)度的核心任務(wù)就是為其覆蓋范圍內(nèi)的車載節(jié)點確定一種優(yōu)先級,優(yōu)先級高的節(jié)點的請求將被優(yōu)先調(diào)度執(zhí)行。車載節(jié)點的調(diào)度優(yōu)先級主要取決于相鄰節(jié)點的下載請求類別及車載網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu),由于下載請求的類別比較容易判別,而車載網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)卻是動態(tài)變化的,因此如何獲取車載網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)并利用其確定節(jié)點的調(diào)度優(yōu)先級就是AP調(diào)度的一個關(guān)鍵問題。本文主要研究基于動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓撲的車載節(jié)點下載任務(wù)調(diào)度問題,車載網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)主要跟車輛的行駛軌跡有關(guān)。有些車輛(如出租車)會定期向服務(wù)器發(fā)送其GPS信息,這類車輛形成的軌跡信息是確定的,而其他車輛的軌跡信息則往往是不確定的,因此,本文基于車輛軌跡信息確定和不確定兩種情況對AP下載任務(wù)調(diào)度開展了如下幾個方面的研究:首先,在車輛軌跡信息確定的情況下,研究了基于鏈接空洞區(qū)域車輛間Ad Hoc連接的AP下載任務(wù)調(diào)度問題。由于進入鏈接空洞的車載用戶只能通過那些已經(jīng)獲得所需信息的相鄰節(jié)點下載所需信息,因此進入鏈接空洞后能為更多相鄰車輛提供轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)的節(jié)點應(yīng)該具有更高的調(diào)度優(yōu)先級。為此,本文研究了使鏈接空洞區(qū)域數(shù)據(jù)下載總量最大的AP任務(wù)調(diào)度集求解問題,并證明了該問題是NP-完全的,于是,本文提出了一種JAS近似算法來對該問題進行求解,實驗結(jié)果表明該算法是有效的。然后,在車輛軌跡信息不確定的情況下,研究了基于鏈接空洞區(qū)域車輛間機會鏈接的AP下載任務(wù)調(diào)度問題。雖然車輛軌跡信息不確定時無法確定鏈接空洞區(qū)域車輛間的連接情況,但利用車輛的當前行駛情況可以預(yù)測下一時段前方車輛間的鏈接情況,基于這種通過預(yù)測建立起來的機會可達圖,本文研究了使鏈接空洞區(qū)域數(shù)據(jù)下載成功率最高的AP任務(wù)調(diào)度集求解問題,并證明了該問題是NP-完全的,為此,本文提出了一種基于機會可達圖的任務(wù)調(diào)度近似算法,實驗結(jié)果表明該算法是有效的。其次,在車輛行駛過程中不經(jīng)過AP的情況下,研究了基于節(jié)點間機會鏈接歷史統(tǒng)計信息的無AP任務(wù)調(diào)度問題。如果車輛在行駛過程中不經(jīng)過任何AP,仍然可以通過多跳攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)的方式獲得所需要的信息,但需要其他車輛充當它的移動網(wǎng)關(guān)(簡稱MG),路線固定、運行特征可預(yù)測的公交車就是最理想的移動網(wǎng)關(guān)。本文研究了基于公交車移動網(wǎng)關(guān)的無AP下載任務(wù)調(diào)度問題,提出了一種最小化傳輸延遲期望的下載任務(wù)調(diào)度方法,實驗結(jié)果表明該方法在滿足下載成功率閾值前提下,能夠獲得最小傳輸延遲期望。最后,為了解決車載網(wǎng)絡(luò)中AP負載不均衡的問題,本文研究了基于下載請求時空分布的多AP合作的下載任務(wù)調(diào)度問題。針對網(wǎng)絡(luò)中AP通信負載不均衡的問題,本文利用AP通信負載隨時空動態(tài)變化這一規(guī)律,將整網(wǎng)AP通信負載的時空分布抽象為一個AP任務(wù)隊列的時變圖序列,基于該序列,提出了一種基于軌跡的多AP合作下載任務(wù)調(diào)度方法,實驗表明,該方法可以從時空兩個維度均衡整網(wǎng)AP的通信負載。
[Abstract]:The vehicle - mounted network is a dynamically changing wireless mobile network formed by wireless connection between vehicles , vehicles and roadside infrastructure . The roadside infrastructure is divided into two categories , one class is connected to the Internet by wire , commonly referred to simply as Access Point , and the other is simply stored and forwarded , simply RSU ( Road Side Unit ) . In the vehicle - mounted network , the vehicles and RSU are connected mainly through the Ad Hoc mode , while the vehicle and roadside infrastructure are connected via Wi - Fi mode . In this paper , a task scheduling problem based on opportunity link history statistics is studied in this paper . It is proved that the algorithm is effective . In order to solve the problem of unbalanced load imbalance in the vehicle , this paper studies the problem of scheduling scheduling problem based on the time - space distribution of the vehicle .

【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U495;U463.67;TN92
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本文編號：1411357