本文關(guān)鍵詞：車(chē)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(xué)》2015年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：車(chē)載網(wǎng)絡(luò)是車(chē)輛間、車(chē)輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施之間通過(guò)無(wú)線連接形成的一種拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化的無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。路邊基礎(chǔ)設(shè)施分為兩類(lèi),一類(lèi)通過(guò)有線接入Internet,通常簡(jiǎn)稱(chēng)為AP(Access Point),另一類(lèi)只提供簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),簡(jiǎn)稱(chēng)RSU(Road Side Unit)。在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中,車(chē)輛之間、車(chē)輛與RSU之間主要通過(guò)Ad Hoc方式相連,而車(chē)輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施之間則主要通過(guò)Wi Fi方式連接。車(chē)載用戶(hù)通過(guò)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)接入Internet獲得各種信息服務(wù),如查詢(xún)商場(chǎng)、飯店、加油站、交通管理、路況及最新的天氣、新聞等。當(dāng)然,車(chē)載用戶(hù)也可以通過(guò)3G或衛(wèi)星獲得上述服務(wù),但其費(fèi)用比較昂貴,而通過(guò)AP一般可以免費(fèi)獲得高性能的Internet鏈接。因此,如何充分利用AP為車(chē)載用戶(hù)提供Internet接入服務(wù)、尤其是數(shù)據(jù)下載服務(wù)是目前車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的重要研究?jī)?nèi)容。雖然各國(guó)政府都在投入大量資金部署各種AP,但仍無(wú)法滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的車(chē)載用戶(hù)對(duì)Internet的下載請(qǐng)求。目前,即使在較發(fā)達(dá)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(chē)輛,我們將兩個(gè)相鄰AP之間未被AP通信覆蓋的區(qū)域稱(chēng)為鏈接空洞。進(jìn)入鏈接空洞的車(chē)載用戶(hù)將無(wú)法通過(guò)Wi Fi方式接入Internet,但可以通過(guò)Ad Hoc方式通過(guò)其周?chē)钠渌?chē)載節(jié)點(diǎn)經(jīng)多跳接入Internet。在AP不能完全滿(mǎn)足車(chē)載用戶(hù)下載請(qǐng)求的條件下,各個(gè)AP可以通過(guò)對(duì)其接收到的下載請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度,以便提高整個(gè)車(chē)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(diǎn)提供轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)的車(chē)載節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)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(chē)載節(jié)點(diǎn)確定一種優(yōu)先級(jí),優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求將被優(yōu)先調(diào)度執(zhí)行。車(chē)載節(jié)點(diǎn)的調(diào)度優(yōu)先級(jí)主要取決于相鄰節(jié)點(diǎn)的下載請(qǐng)求類(lèi)別及車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),由于下載請(qǐng)求的類(lèi)別比較容易判別,而車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)卻是動(dòng)態(tài)變化的,因此如何獲取車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并利用其確定節(jié)點(diǎn)的調(diào)度優(yōu)先級(jí)就是AP調(diào)度的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文主要研究基于動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞能?chē)載節(jié)點(diǎn)下載任務(wù)調(diào)度問(wèn)題,車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要跟車(chē)輛的行駛軌跡有關(guān)。有些車(chē)輛(如出租車(chē))會(huì)定期向服務(wù)器發(fā)送其GPS信息,這類(lèi)車(chē)輛形成的軌跡信息是確定的,而其他車(chē)輛的軌跡信息則往往是不確定的,因此,本文基于車(chē)輛軌跡信息確定和不確定兩種情況對(duì)AP下載任務(wù)調(diào)度開(kāi)展了如下幾個(gè)方面的研究:首先,在車(chē)輛軌跡信息確定的情況下,研究了基于鏈接空洞區(qū)域車(chē)輛間Ad Hoc連接的AP下載任務(wù)調(diào)度問(wèn)題。由于進(jìn)入鏈接空洞的車(chē)載用戶(hù)只能通過(guò)那些已經(jīng)獲得所需信息的相鄰節(jié)點(diǎn)下載所需信息,因此進(jìn)入鏈接空洞后能為更多相鄰車(chē)輛提供轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該具有更高的調(diào)度優(yōu)先級(jí)。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(wèn)題,并證明了該問(wèn)題是NP-完全的,于是,本文提出了一種JAS近似算法來(lái)對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行求解,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法是有效的。然后,在車(chē)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(chē)輛間機(jī)會(huì)鏈接的AP下載任務(wù)調(diào)度問(wèn)題。雖然車(chē)輛軌跡信息不確定時(shí)無(wú)法確定鏈接空洞區(qū)域車(chē)輛間的連接情況,但利用車(chē)輛的當(dāng)前行駛情況可以預(yù)測(cè)下一時(shí)段前方車(chē)輛間的鏈接情況,基于這種通過(guò)預(yù)測(cè)建立起來(lái)的機(jī)會(huì)可達(dá)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(wèn)題,并證明了該問(wèn)題是NP-完全的,為此,本文提出了一種基于機(jī)會(huì)可達(dá)圖的任務(wù)調(diào)度近似算法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法是有效的。其次,在車(chē)輛行駛過(guò)程中不經(jīng)過(guò)AP的情況下,研究了基于節(jié)點(diǎn)間機(jī)會(huì)鏈接歷史統(tǒng)計(jì)信息的無(wú)AP任務(wù)調(diào)度問(wèn)題。如果車(chē)輛在行駛過(guò)程中不經(jīng)過(guò)任何AP,仍然可以通過(guò)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(chē)輛充當(dāng)它的移動(dòng)網(wǎng)關(guān)(簡(jiǎn)稱(chēng)MG),路線固定、運(yùn)行特征可預(yù)測(cè)的公交車(chē)就是最理想的移動(dòng)網(wǎng)關(guān)。本文研究了基于公交車(chē)移動(dòng)網(wǎng)關(guān)的無(wú)AP下載任務(wù)調(diào)度問(wèn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法在滿(mǎn)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(chē)載網(wǎng)絡(luò)中AP負(fù)載不均衡的問(wèn)題,本文研究了基于下載請(qǐng)求時(shí)空分布的多AP合作的下載任務(wù)調(diào)度問(wèn)題。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中AP通信負(fù)載不均衡的問(wèn)題,本文利用AP通信負(fù)載隨時(shí)空動(dòng)態(tài)變化這一規(guī)律,將整網(wǎng)AP通信負(fù)載的時(shí)空分布抽象為一個(gè)AP任務(wù)隊(duì)列的時(shí)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(shí)驗(yàn)表明,該方法可以從時(shí)空兩個(gè)維度均衡整網(wǎng)AP的通信負(fù)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(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U495;U463.67;TN92
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本文編號(hào)：1411357