[发明专利]基于雾计算空地一体化车联网信息传输方法、智慧交通

说明书

本发明属于空地一体化车联网通信技术领域，公开了一种基于雾计算空地一体化车联网信息传输方法、智慧交通，采用基于雾计算的信息传输方法，针对现有技术存在的问题，将信息传输问题形式化为一个与链路传输速率、链路切换次数和网络副本数相关的多目标优化问题，联合优化链路切换次数与链路传输速率和在保证链路可靠性的前提下优化网络副本数，利用“存储‑携带‑转发”的机会传输方式进行传输，并将无人机、停泊车辆群作为雾节点辅助网络通信，可有效提高网络传输成功率、降低路由开销、传输时延以及链路切换次数。本发明通与已有机制相比，可有效提高信息传输成功率，降低传输时延、路由开销以及链路切换次数。

技术领域

本发明属于空地一体化车联网通信技术领域，尤其涉及一种基于雾计算空地一体化车联网信息传输方法、智慧交通。

背景技术

目前，最接近的现有技术：作为现代智能交通系统(Intelligenttransportationsystem,ITS)的核心基础设施，车联网(Vehicular ad hocnetworks,VANETs)得到广泛关注。通过车与车(Vehicle-to-vehicle,V2V)及车与基础设施(Vehicle-to-infrastructure,V2I)之间的通信，VANETs为用户提供各种类型的服务，包括道路安全、娱乐需求服务、基于地理位置的服务等。面向未来的智能交通系统应用需要覆盖范围更大、通信方式更灵活高效、信息处理更智能且安全的车联网环境。然而，在大空间尺度下，障碍物、复杂地形、难以接近的地理区域、恶劣天气等因素都可能导致链路质量降低甚至不可用。特别地，在某些极端环境中缺乏基础设施来辅助车辆通信，单纯依靠地基车联网难以满足需求。

现有技术一提出了一种空地合作的车辆网络架构，其中多个无人机形成空间子网络，来辅助地面车辆子网络进行信息的收集和分发，并指出无人机可以作为中继节点来解决地面节点的高速移动问题，但是该技术假设车辆与无人机只要进入通信范围即视为建立稳定连接，数据可正常的进行传输，因此该技术没有考虑到车辆或无人机高速移动对链路质量的影响。因为在空地一体化车联网中车辆或无人机将会高速移动，因此建立的通信链路是不稳定的，链路切换将十分频繁，而频繁切换的链路将使链路质量变差，从而影响网络性能，降低传输成功率。

现有技术二通过卫星和地面无线通信网络的合作来解决上下文感知的多媒体内容传输的问题，可以在卫星/地面频率共享系统中动态分配带宽，为用户提供上下文感知的内容，但该技术需通过星地链路进行数据传输，而星地链路包括地面信息传输给卫星的上行链路和卫星信息传输给地面的下行链路，传输距离十分长，传输过程中的损耗较大，并且在传输过程中将引入大量的噪声与干扰，因此将导致传输时延较大，无法满足信息传输的实时性需求。

现有技术三使用一个或多个无人机作为2个远距离地面节点之间通信的中继节点，通过无人机从源节点获取数据并将数据携带转发到目的地，然后将信息传输到目标地面节点，实现吞吐量的最大化，但该技术的设计目标是通过大量副本洪范的方式提高信息传输成功率，因此没有考虑多副本传输将大量消耗节点能量的问题，可能造成节点能量耗尽过早退出网络的情况发生。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有技术一为一种空地合作的车辆网络架构存在没有考虑到车辆或无人机高速移动将导致链路频繁切换，影响链路质量。

(2)现有技术二通过卫星和地面无线通信网络的合作存在需要通过星地链路进行数据传输，传输时延较大，无法满足信息传输的实时性需求。

(3)现有技术三使用一个或多个无人机作为2个远距离地面节点之间通信的中继节点没有考虑多副本传输将大量消耗节点能量的问题，可能造成节点能量耗尽过早退出网络的情况发生。