[发明专利]一种车载自组网分析模型的传输参数优化方法

说明书

本发明提供了一种车载自组网分析模型的传输参数优化方法，属于车载自组网的研究技术领域。该参数优化方法包括网络参数初始化、计算包接收概率PRP、计算感知概率P_A、判断是否存在满足安全应用最低要求的参数组合以及使用改进的粒子群算法进一步对多参数进行优化等步骤。该方法采用改进的粒子群算法优化车载自组网分析模型中的传输参数，从而在网络拓扑及网络状态变化频繁的车载网中有能力实时调节多个网络传输参数，在保证车载网安全应用性能要求的前提下，尽可能逼近最大网络传输容量。

技术领域

本发明属于车载自组网的研究技术领域，具体涉及一种车载自组网分析模型的传输参数优化方法。

背景技术

车载自组网作为智能交通系统的重要组成部分，可通过车辆之间周期性地广播信标消息来提供道路安全预警等安全应用。为了保证安全应用的服务质量和性能，信标消息的广播传输要求低时延和高可靠性。目前已经有许多研究给出并估计了MAC层的广播性能指标，如文章“MAC and application-level broadcast reliability in VANETs withchannel fading”评估了包接收概率PRP和包接收率PRR等，但这些指标并不能反映安全应用的性能或对信息的感知情况。

为解决这一问题，有研究人员提出感知概率作为应用层的指标，表示在时间窗口T_a内至少有n个数据包在接收端被成功接收的概率。之后其他工作对其中涉及的传输功率和信标生成速率等参数进行了自适应优化。但现有技术均是对单一参数进行调整，没有综合考虑各个传输参数对网络性能的综合影响，也没有理论分析模型来保证安全应用的性能要求。

发明内容

针对现有车联网领域中的实际需求，本发明提供了一种车载自组网分析模型的传输参数优化方法，即采用改进的粒子群算法同时优化车载自组网分析模型中的多个传输参数，从而在保证车载网安全应用性能满足要求的前提下，尽可能逼近最大网络传输容量。

本发明的技术方案：

一种车载自组网分析模型的传输参数优化方法，步骤如下：

步骤1：设定网络环境参数，包括车辆数量N和接收节点与发送节点距离x；随机设定若干组网络传输参数的取值，网络传输参数包括信标生成速率λ、CSMA协议中的退避窗口W、数据传输率R_d和通信距离R；

步骤2：根据步骤1选取的网络环境参数和网络传输参数，计算接收节点成功接收单个包的概率PRP；

步骤3：计算应用层网络广播性能指标，感知概率P_A，即与发送节点相距x的接收节点在时间窗口T_a内至少成功接收n个数据包的概率：

其中，参数n和T_a由安全应用给定；

步骤4：验证步骤3中是否有结果满足对应安全应用的最低要求，即P_Aξ，ξ由相应安全应用给出，若存在，则进行后续优化过程，若不存在，则重复步骤1～步骤4直至达到最大循环次数并退出优化过程；

步骤5：使用改进的粒子群算法在保证网络传输参数满足对应安全应用性能要求的前提下，逼近最大网络传输容量；

步骤5.1将步骤1中所述的网络传输参数的组合作为各个粒子的位置，对粒子进行初始化；

步骤5.2根据粒子位置并由步骤2和步骤3计算对应粒子的感知概率P_A；

步骤5.3选取感知概率满足对应安全应用要求的粒子，即P_Aξ，形成集合S；

步骤5.4在集合S中选取能使传输容量取最大值的粒子作为当前最优粒子，其中传输容量定义为：

T_C＝Nλ