[发明专利]一种时空约束的城市车载网络移动模型

说明书

本发明属于无线网络通信技术领域，涉及一种具有时空约束特征的适用于城市环境下车载网络通信仿真的移动模型设计方法。其特征在于模型的构建过程中不但要构建节点移动空间约束环境，包括基于已构建城市交通栅格网络设定设定节点移动的起始位置和目的地、选取节点运行路径；还要构建节点移动的时间约束环境，将节点移动的时间以T为周期，依据正态分布概率密度函数，设定节点周期性出发时刻和返回时刻，以及根据节点运动时刻所设定的节点移动速度。本发明能够较为准确地模拟真实环境下节点的运行情况，对于车联网等城市环境下的延迟容忍网络仿真有着参考作用，还可以有效模拟城市早晚高峰期车辆的运行状况。

技术领域：本发明属于无线网络通信技术领域，涉及一种具有时空约束特征的适用于城市环境下车载网络通信仿真的移动模型设计方法。

技术背景：移动模型试图模拟网络的实际情况，移动节点的速度和方向要能真实的反应节点的运动情况。为此研究人员提出了很多移动模型，每种模型都有各自的特点和应用范围。典型常见的移动模型有随机漫步模型、随机路点模型、随机方向模型、无线仿真域模型、基于概率矩阵的随机漫步模型、移动矢量模型、高斯-马尔科夫模型、曼哈顿移动模型、方向移动模型、基于社会网络的移动模型等。当前移动模型研究主要存在两个方面的问题，第一就是移动模型的适用环境局限性，另一个就是模型内节点的运动方式。针对城市移动模型的设计，需要考虑城市中节点行为在时间和空间上的限制。曼哈顿模型以及以曼哈顿模型为基础的市区移动模型、市区地区街区移动模型等可以模拟市区内公路或街道行人的移动模式，但是对行为的规律性体现不足。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种能够反映节点行为规律且具有时空约束特征的适用于城市环境下车载网络通信仿真的移动模型设计方法。为此，本发明采用如下的技术方案：

(1)系统参数初始化。首先为节点构建初始的五元组参数(S，D，Ts，Tr，L)，具体过程为：

a)基于已构建好的城市交通街道栅格网络，设定节点起始位置S均匀分布在城市街道上；

b)在[0，T)时间范围内，节点在依据正态分布概率密度函数fs(t)选取出发时刻Ts；节点依据正态分布概率密度函数fr(t)选取返回时刻Tr，要求Tr＞Ts；其中fs(t)和fr(t)为：

其中u_r，u_s，δ_r，δ_s为常数，u_s＜u_r＜T。

c)设定网络中节点移动的最低速度为v_min，在[0，T)时间范围内网络中节点的运动速度符合下面的公式：

这里速度v(t)也是以T为周期的函数，k为大于等于1的常数，要求节点在街道上沿直线运动；

d)每个节点在城市交通街道栅格网络中随机选择街道上的一个地点作为自己的目的地D，并根据最短路径等算法找到起始位置S到目的地D的最短路径，并从中随机选取一条最短路径L作为今后从S到D之间的往返路径，设路径L长度为l；

e)若利用下面公式(1)求得的且利用下面公式(2)求得的时，则目的地D选取合理；否则重新执行上一步d)，重新选取目的地D；

(2)节点在每个T周期的(T_s-δ_t，T_s+δ_t)时间范围内随机选择一个时刻，以速度v(t)+δ_v从起始位置S沿路径L向目的地D运动，δ_t为常数，δ_v为[0，v_min)内随机选取的常数；