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专利号: 2022105138366
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-11-21
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于拓扑演化的车载自组织网络路由选择方法,其特征在于,该方法包括:

S1:构建车载自组织网络,获取该网络参数,根据获取的网络参数确定网络无线链路状态变化图;

S2:构建动态键渗透模型,通过该模型计算网络无线链路状态变化图中每条链路间的相互影响关系,根据链路间的相互影响关系预测链路变化结果;

S3:根据链路变化结果构建动态拓扑演化模型,并采用动态拓扑演化模型的网络拓扑状态转移矩阵描述网络拓扑动态变化过程;

S4:采用动态拓扑演化模型预测稳态网络拓扑结构;

S5:根据预测的稳态网络拓扑结构获取源目节点的所有可能传输路径,并将所有的可能传输路径作为候选路径集合;

S6:对候选路径集合中的路径进行筛选,将其中具有最少跳数的路径即为最优传输路径。

2.根据权利要求1所述的一种基于拓扑演化的车载自组织网络路由选择方法,其特征在于,网络参数包括信号与干扰加噪声比、节点缓存队列长度以及链路可用性。

3.根据权利要求1所述的一种基于拓扑演化的车载自组织网络路由选择方法,其特征在于,根据网络参数确定网络无线链路状态变化图包括:设置信号与干扰加噪声比阈值,根据设置的阈值计算当前链路信号与干扰加噪声比的状态和下一时刻链路信号与干扰加噪声比的状态,根据当前链路信号与干扰加噪声比的状态和下一时链路信号与干扰加噪声比的状态构建信号与干扰加噪声比状态转移矩阵;采用概率质量函数计算当前车辆节点的缓存队列长度状态和下一时刻当前车辆的缓存队列长度状态,根据当前车辆节点的缓存队列长度状态和下一时刻当前车辆的缓存队列长度状态构建节点缓存队列长度状态转移矩阵;

设置时间间隔,计算当前时间段两个车辆节点之间可持续通信的概率,根据设置的时间间隔计算下一个时间间隔内两个车辆节点之间可持续通信的概率,根据当前时间段的可持续通信的概率和下一个时间间隔的可持续通信的概率构建链路可用性状态转移矩阵;根据信号与干扰加噪声比状态转移矩阵、节点缓存队列长度状态转移矩阵以及链路可用性状态转移矩阵构建链路状态转移矩阵。

4.根据权利要求3所述的一种基于拓扑演化的车载自组织网络路由选择方法,其特征在于,链路状态转移矩阵为:

其中, 表示根据信号与干扰加噪声比状态转移矩阵、节点缓存队列长度状态转移矩阵以及链路可用性状态转移矩阵计算得到的链路lij由“故障”转变为“连接”的概率, 表示根据信号与干扰加噪声比状态转移矩阵、节点缓存队列长度状态转移矩阵以及链路可用性状态转移矩阵计算得到的链路lij由“连接”转变为“故障”的概率。

5.根据权利要求1所述的一种基于拓扑演化的车载自组织网络路由选择方法,其特征在于,计算网络无线链路状态变化图中每条链路间的相互影响关系包括:计算链路lij在时间Δt内由“连接”状态转变为“故障”的概率;计算链路lij在时间Δt内由“故障”状态转变为“连接”的概率;根据由“连接”状态转变为“故障”的概率和由“故障”状态转变为“连接”的概率构建增加链路间相互影响的链路连接状态变化矩阵。

6.根据权利要求5所述的一种基于拓扑演化的车载自组织网络路由选择方法,其特征在于,增加链路间相互影响的链路连接状态变化矩阵的表达式为:其中, 表示根据信号与干扰加噪声比状态转移矩阵、节点缓存队列长度状态转移矩阵以及链路可用性状态转移矩阵计算得到的链路lij由“故障”转变为“连接”的概率, 则表示链路lij由“连接”转变为“故障”的概率, 表示相邻链路集合的“故障”链路对链路状态变化产生的影响,εi和εj分别为节点i和j相邻链路集合中的“连接”链路集合,和分别为其中“故障”链路集合,f表示链路两端节点所连接的相邻链路数量的数学关系,刻画相邻链路所产生影响的细微差异, 表示相邻链路集合的“连接”链路对链路状态变化产生的影响。

7.根据权利要求1所述的一种基于拓扑演化的车载自组织网络路由选择方法,其特征在于,构建动态拓扑演化模型的过程包括:获取增加链路间相互影响的链路连接状态变化矩阵Fij;基于链路状态变化的分析,遍历网络中链路的状态变化计算网络拓扑状态转移概率q(A,A′),其中A表示当前网络拓扑状态,A'为预测拓扑状态;根据网络拓扑状态转移概率推导网络拓扑状态转移矩阵Q,用网络拓扑状态转移矩阵表示网络拓扑的变化,完成动态拓扑演化模型构建。

8.根据权利要求1所述的一种基于拓扑演化的车载自组织网络路由选择方法,其特征在于,网络拓扑状态转移矩阵中的元素计算表达式为:其中,Λ表示所有的网络拓扑状态集合,并且网络拓扑状态利用邻接矩阵表示,Ax为第x种网络拓扑状态,qi,j表示网络拓扑状态转移矩阵第i行j列的元素,E表示网络中的链路集合,q(A1,Ak)表示网络拓扑由A1状态转移到Ak状态的概率,q(Ai,Aj)表示网络拓扑由Ai状态转移到Ak状态的概率,q(Ai,Aj)表示网络拓扑由A状态转移到A’状态的概率,lij表示网络中的链路lij, 表示链路lij的链路连接状态转移,aij表示邻接矩阵A中第i行j列的元素,aij′表示邻接矩阵A’中第i行j列的元素。

9.根据权利要求1所述的一种基于拓扑演化的车载自组织网络路由选择方法,其特征在于,根据动态拓扑演化模型的平稳分布性质预测稳态网络拓扑结构的过程包括:构建稳态网络拓扑预测模型,通过该预测模型预测具有稳定状态的网络结构;预测模型的表达式为:s.t.C1:πQ=π

通过马尔可夫过程平稳性质计算得到的网络状态平稳概率中,概率最大的网络状态为所预测的稳定网络拓扑状态:

其中,πm表示所有网络拓扑状态中最大的平稳分布概率, 表示网络拓扑状态,|E|

表示第2 种网络拓扑状态,E表示网络中的链路集合,C1表示网络拓扑状态的平稳分布概率计算公式,π表示网络拓扑状态的平稳分布概率矢量,Q表示网络拓扑状态转移矩阵,C2表示网络拓扑状态转移矩阵,qi,j表示矩阵Q中第i行j列的元素,C3表示存储所有网络拓扑状态的平稳分布概率的矢量,C4表示相应的转移矩阵元素计算方式,q(A1,Ak)表示网络拓扑由A1状态转移到Ak状态的概率,Ak,Ai,Aj分别表示第k种,第i种和第j种网络拓扑状态,C5表示所有网络拓扑状态的平稳分布概率之和为1,π(Ak)表示网络状态Ak的平稳分布概率,C6表示平稳分布概率和网络拓扑状态转移矩阵的元素需要满足大于等于0并且小于等于1的条*件,A 表示稳定网络拓扑状态,A为网络邻接矩阵表示网络拓扑状态,Λ表示所有网络拓扑状态集合。

10.根据权利要求1所述的一种基于拓扑演化的车载自组织网络路由选择方法,其特征在于,对候选路径集合中的路径进行筛选的过程包括:计算候选路径集合中每条路径的跳数,将跳数最小的路径作为最优传输路径,其表达为:p_opt=argminh(pi),i=1,2,…p;其中p_opt表示最优传输路径,h(pi)表示候选路径pi的跳数,pi表示第i条候选传输路径。