CN105530675B - 一种异构无线车联网垂直切换选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种异构无线车联网垂直切换选择方法，通过计算每辆车的垂直切换倾向值，来对各个车辆进行分组，根据分组结果以及负载均衡因子得到目标函数，通过对目标函数进行约束求最优解，得到各个车辆的垂直切换选择结果，本发明的这一方法既考虑切换后相同时间用户吞吐量的增益，同时考虑该部分吞吐量对于本次业务服务整个流程的增益情况，实现了异构无线车联网系统资源的充分利用，并且提升用户体验。

Description

一种异构无线车联网垂直切换选择方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种异构无线车联网垂直切换选择技术。

背景技术

随着多种无线通信技术的广泛应用，越来越多的用户开始使用异构无线网络来提高服务体验。车联网系统已经利用现有成熟的通信技术进行数据传递，其中包括蜂窝移动通信网，无线城域网，利用路旁接入点的无线局域网以及车辆相互形成的自组织网。面对异构网络的垂直切换选择决策，传统意义上的节点通常不像车辆节点那样具有较高的移动性。在垂直切换选择决策中，算法多考虑网络信道质量，网络负载情况，用户接入网络享受数据服务的费用，用户业务类型等指标。而在车联网中，车辆速度对异构网络垂直切换选择策略同样具有举足轻重的作用。

为了使本发明及其背景技术更易于理解，在对本发明的背景技术进行描述时，首先做如下定义：

1、无线蜂窝移动通信系统：是蜂窝移动通信技术的统称，主要包括第三代移动通信系统，第四代移动通信系统等。

2、基站(BS,Base Station)：是负责用户接入无线蜂窝移动通信系统的设备，覆盖一定的地区区域，通过移动通信交换中心，与移动终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。

3、无线局域网系统：是使用IEEE 802.11协议组中标准工作的无线通信系统的统称，一般通过无线访问接入点与用户进行数据交互。

4、无线访问接入点(AP，Wireless Access Point)：AP相当于一个连接有线网和无线网的桥梁，其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太网。

5、路旁单元(RSU，Road Side Unit)：指安装在道路两旁的基础设施，可以与车载单元进行通信，负责其覆盖区域内车辆的数据通信，是应用于车联网场景中的AP。

6、异构无线网络：异构网络是相对于同构网络的一种网络类型，该网络由不同的网络设备与系统组成。异构无线网络是指运用不同无线技术同时为用户服务的无线网络，通常可以融合无线蜂窝移动通信系统和无线局域网系统。

7、垂直切换：在异构网络中通常会涉及到不同网络之间的切换，比如用户同时处于一个BS和一个AP的服务范围内，用户一次服务过程中先与BS进行数据交互，之后又与AP进行数据交互。这种涉及在不同接入网络中不同协议层之间的切换技术就是垂直切换。垂直切换一般包括接入网络发现阶段，切换判决阶段和切换执行阶段。

8、垂直切换控制模块：异构网络中控制决策目标节点是否发生垂直切换的控制实体。

9、系统负载：通信系统承担业务数据总量，系统负载作为系统级参数通常用来衡量系统资源的使用情况。

10、负载均衡：不同通信系统承担的业务数据总量保持平衡，防止一个系统出现资源紧缺困境的同时另一个系统还剩余大量可用资源。

11、阈值：阈值策略主要适用于针对为某种特定的业务提供优先服务，设置一个阈值，当相应参数低于阈值的时候，就会触发相应的设计算法。

为了本领域的普通技术人员能够更好地理解本发明，现结合图1对现有技术中基于速度的异构无线车联网垂直切换选择方法作简单介绍。其基本流程有：移动节点在蜂窝移动网络中进行数据服务的过程中检测到进入无线局域网的覆盖范围内，此时获取自己的速度v，用该值与阈值速度V作比较。如果高于阈值，则放弃垂直切换；如果低于阈值则进一步判断目标网络的剩余带宽是否能容纳切换业务，如果不能则放弃垂直切换，如果能则发生垂直切换。

现有的基于速度的异构无线车联网垂直切换选择算法中，切换阈值有根据业务服务等级而定义的，也有根据由接收信号强度转化的概率而定义的。这类选择算法通常考虑用户从蜂窝移动通信网切换到无线局域网是否有吞吐量提升，而没有考虑切换给用户业务带来的收益程度。用户是否进行垂直切换首先应考虑切换之后相同的时间是否会带来吞吐量的增益，同时还应考虑这部分吞吐量增益对于本次业务服务整个流程的增益情况。用户的收益程度应该同时包含这两方面的因素。

现有的基于速度的异构无线车联网垂直切换选择算法通常是从用户角度出发进行判决。虽然这样的决策模式对车辆自身是有利，但从系统的角度出发并不一定能充分利用系统的带宽资源。假设某一时刻蜂窝移动通信系统负载比较低，系统服务能力较强。许多车辆在蜂窝移动通信系统中使用服务，而恰好该路段前方要经过无线局域网覆盖区，这些汽车都将会以低于切换阈值的速度从蜂窝移动覆盖区域进入无线局域网覆盖区域。以现有大多数基于速度的车载异构网络垂直切换算法的流程则这些汽车都会从蜂窝移动切换至无线局域网中继续使用服务。这样的情形可能造成的结果是无线局域网系统接受大量垂直切换业务而使得系统负载太高，接收新业务的能力大幅下降，用户体验下降。而原本系统负载就比较低的蜂窝移动通信系统因为大量服务对象都垂直切换进无线局域网中了，导致负载进一步下降。结果是蜂窝移动通信系统有大量带宽资源而不能充分利用，无线局域网系统则因为资源不足而影响用户体验。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提出一种异构无线车联网垂直切换选择方法，既考虑切换后相同时间用户吞吐量的增益，同时考虑该部分吞吐量对于本次业务服务整个流程的增益情况，实现了异构无线车联网系统资源的充分利用，并且提升用户体验。

本发明采用的技术方案是：一种异构无线车联网垂直切换选择方法，包括：

S1：本次垂直切换范畴内的所有车辆各自初始化参数，所述参数包括：ID为i的车辆在第一无线系统C中的服务带宽ID为i的车辆在第二无线系统W中的服务带宽ID为i的车辆节点从第一无线系统C进入第二无线系统W时的时间ID为i车辆从第二无线系统W重新返回第一无线系统C时的时间ID为i的车辆在第二无线系统W的逗留时间Δt_i；ID为i的车辆在时还需要从远端服务器获取的数据总量为D_i；

其中，i表示本次垂直切换范畴内车辆的序号；

S2：车辆根据步骤S1的参数计算各自的垂直切换倾向值；并将计算出来的垂直切换倾向值以及步骤S1的初始化参数发送到垂直切换控制模块；

S3：垂直切换控制模块获取第一无线系统C的负载占用比，以及第二无线系统W的负载占用比，并根据获取到的第一无线系统C的负载占用比与第二无线系统W的负载占用比计算当前负载均衡因子；

S4：垂直切换控制模块根据步骤S1的初始化参数、步骤S2得到的垂直切换倾向值以及步骤S3得到的当前负载均衡因子，得到垂直切换选择策略，根据垂直切换选择策略得到各个车辆的垂直切换选择结果；

S5：各个车辆根据步骤S4得到的各自的垂直切换选择结果进行相应的切换操作。

进一步地，所述第一无线系统C覆盖范围要远大于第二无线系统W覆盖范围。

进一步地，所述步骤S2计算垂直切换倾向值的公式为：

其中，α_i表示车辆的垂直切换倾向值，T_i表示车辆在时不发生垂直切换，还需要的服务时间；T′表示车辆在时发生垂直切换，还需要的服务时间。

进一步地，所述步骤S4具体为：

S41：设定本次垂直切换范畴内的所有车辆的集合为W中车辆的集合为

S42：对集合以及集合进行划分；

S43：根据步骤S42的划分结果，得到目标函数，并设定约束条件；

S44：根据约束条件对步骤S43的目标函数的最优解，得到各个车辆的决策结果。

更进一步地，所述步骤S42具体包括以下分步骤：

S421：根据各个车辆的垂直切换倾向值对集合进行划分，具体为：设定一个阀值，如果该车的垂直切换倾向值大于或等于阀值，则将该车划分到如果该车的垂直切换倾向值大于0且小于阀值，则将该车划分至如果该车的垂直切换倾向值小于或等于阀值，则将该车划分至

S422：根据各车辆驶出W时的状态对集合进行划分，具体为：如果车辆发生垂直切换且切换后在W内未完成所有的数据交互，则将其划分至如果车辆发生垂直切换且切换后在W内完成所有的数据交互，则将其划分至如果车辆没有发生垂直切换，则将其划分至

S423：因为中车辆从第一无线系统C进入第二无线系统W对系统负载因子不产生影响，因此根据和中车辆的数量定义ω个集合，ω的表达式为：

其中，表示中元素个数，同理表示中元素个数，

新定义的每个集合具体表示为H_e，e∈[1,ω]，下标e表示这些集合的顺序值；H_e表示第e次计算粒度中会对系统负载因子产生影响的所有元素集合；

S424：因为中车从第二无线系统W驶离第一无线系统C时对系统负载因子不产生影响，因此将和中的车依次划分至各个H_e，则H_e包括三个部分，分别为h_e，和h_e表示H_e中属于或者的车辆ID，中的元素代表和h_e同时考虑参与第e次计算粒度中属于的元素集合，中的元素代表和h_e同时考虑参与第e次计算粒度中属于的元素集合。

进一步地，所述步骤S423还包括根据得到的集合H_e，得到H_e已经分配垂直切换策略时的负载均衡因子μ_e的表达式为：

μ_e＝F(μ_e-1,H_e)

其中，μ_e-1表示H_e还没有分配垂直切换策略时的负载均衡因子，F(μ_e-1,H_e)表示μ_e由括号中的μ_e-1与H_e两个决定。

进一步地，和中的每辆车都依其的先后顺序划分至相应位置的H_e中。

进一步地，所述步骤S43的目标函数为：

其中，表示时间持续期起始时垂直切换控制模块从第一无线系统C获取的已经使用的带宽总量，表示时间持续期起始时垂直切换控制模块从第二无线系统W获取的已经使用的带宽总量；

所述约束条件为：p_e＝0或者p_e＝1，e∈[1,ω]。

进一步地，所述p_e的取值0或1根据集合H_e的分配结果而定。

本发明的有益效果：本发明的一种异构无线车联网垂直切换选择方法，通过计算每辆车的垂直切换倾向值，来对各个车辆进行分组，根据分组以及负载均衡因子得到目标函数，通过对目标函数进行约束求最优解，得到各个车辆的垂直切换选择结果，本发明的这一方法既考虑切换后相同时间用户吞吐量的增益，同时考虑该部分吞吐量对于本次业务服务整个流程的增益情况，实现了异构无线车联网系统资源的充分利用，并且提升用户体验。

附图说明

图1为现有技术中基于速度的异构无线车联网垂直切换选择流程示意图。

图2为本发明垂直切换决策场景示意图。

图3为本发明实施例提供的移动车辆垂直切换控制流程图。

图4为本发明实施例提供的垂直切换控制模块决策流程图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。

本发明通过对蜂窝移动通信系统以及无线局域网系统这两个无线网为例，来对本发明的内容进行详细说明，本领域的技术人员应注意，这里所列举的蜂窝移动通信系统以及无线局域网系统，仅用于对本发明的技术内容做进一步的解释，便于本领域技术人员的理解，本发明所述的第一无线系统以及第二无线系统包括蜂窝移动通信系统以及无线局域网系统，但不限于蜂窝移动通信系统以及无线局域网系统这两个无线通信系统。

如图2所示，用C表示蜂窝移动通信系统的服务覆盖区域，用W表示无线局域网系统的服务覆盖区域，有公路横穿C和W。车辆沿公路行驶，先处于C内，后进入W内，经过一定时间行驶之后重新返回C。假设每辆车做匀速行驶，且道路上车辆密度恒定。假设某个时刻所有W内有m辆车，这些车的ID依据其从W内驶出的顺序分别为1,2,…,m，车辆序号采用j来表示，且j∈[1,m]，；在未来一段时间持续期内这些车会陆续从W中驶离，当这些车全部驶出W后会有n辆车从C进入W，这n辆车就是本次垂直切换决策范畴中的所有车辆，这些车的ID依据其从C进入W内的顺序分别为m+1,m+2,…,m+n，这里的车辆序号采用i来表示，且i∈[m+1,m+n]。

本发明的技术方案为：一种异构无线车联网垂直切换选择方法，包括：

S1：如图3所示为移动车辆垂直切换控制流程图，本次垂直切换范畴内的所有车辆各自初始化参数，所述参数包括：ID为i的车辆在蜂窝移动通信系统中的服务带宽ID为i的车辆在无线局域网系统中的服务带宽ID为i的车辆从C进入W时的时间ID为i车辆从W重新返回C时的时间ID为i的车辆在W的逗留时间Δt_i；ID为i的车辆在时还需要从远端服务器获取的数据总量为D_i。

其中，v_i表示ID为i的车辆的平均速度，s表示公路在W中的距离。

S2：如图3所示为移动车辆垂直切换控制流程图，车辆根步骤S1的参数计算各自的垂直切换倾向值α_i；车辆将初始化的参数以及计算出来的垂直切换倾向值α_i发送到垂直切换控制模块；

首先，根据D_i计算当车辆在时不发生垂直切换，还需要的服务时间T_i为：

其次，当切换后在W内不能完成所有的数据交互，还需要重新在时切换回C继续服务，此时该车辆还需要的服务时间T′_i为：

这种情况下需要定义来表示该车在W中完成所有数据交互结束的时间；

其中，t_h表示发生一次切换需要的时间；

然后，当切换后在W内就已完成所有的数据交互，不需要重新在时切换回C，此时该车辆还需要的服务时间T′_i为：

ID为i的车辆的垂直切换倾向值α_i可表示为：

S3：如图4所示为垂直切换控制模块决策流程图，垂直切换控制模块分别获取蜂窝移动通信系统的负载占用比μ^C，以及无线局域网系统的负载占用比μ^W，并根据获取到的μ^C与μ^W计算当前负载均衡因子μ；

蜂窝移动通信系统的负载占用比μ^C计算公式为：

无线局域网系统的负载占用比μ^W具体可表示为：

其中表示无线局域网系统已经使用的带宽总量，表示无线局域网系统总系统带宽。

定义负载均衡因子μ表示蜂窝移动通信系统和无线局域网系统的负载均衡比差的绝对值，具体表示为：

μ＝|μ^C-μ^W| (9)

从表达式可知0≤μ≤1。μ越接近0表示蜂窝移动通信系统和无线局域网系统负载越均衡。相反，μ越接近1表示蜂窝移动通信系统和无线局域网系统负载越不均衡。本申请的方法优化的目的是使μ尽可能减少。

垂直切换控制模块通过设置一个计时器，来收集该计时时段内获取到的车辆参数信息以及各车辆的蜂窝移动通信系统的负载占用比，以及无线局域网系统的负载占用比，当计时器到时时，则针对该时段内的车辆计算垂直切换策略，详见步骤S4。

S4：如图4所示为垂直切换控制模块决策流程图，垂直切换控制模块根据步骤S1的初始化参数、步骤S2得到的垂直切换倾向值α_i以及步骤S3得到的当前负载均衡因子，得到垂直切换选择策略，根据垂直切换选择策略得到各个车辆的垂直切换选择结果；

S41：设定本次垂直切换范畴内的所有车辆的集合为驶出W的m辆车属于集合

S42：对集合以及集合进行划分，具体包含以下分步骤：

S421：根据步骤S3得到的α_i对集合进行划分；

垂直切换倾向阈值α_vho定义了车辆是否一定进行垂直切换的门限，当α_i≥α_vho时，ID为i的车辆在本次切换点处如果切换则可以带来较高的服务体验提升，则本次垂直切换必然发生；当0<α_i<α_vho时，ID为i的车辆在本次切换点处选择切换带来的服务体验提升并不算显著，该车可以进行切换或不切换，该车辆可以用来动态平衡系统负载；当α_i≤0时，ID为i的车辆在本次切换点处选择切换带来的服务体验会有所下降，则该车辆不选择切换。

内的n辆车辆是否在从C进入W时发生垂直切换都在时间持续期开始时候由垂直切换控制模块统一调度完毕，而内的m辆车则是上个时间持续期内已经按调度结果执行相应操作并且进入W的车辆。

具体划分为：如果α_i≥α_vho，i∈[m+1,m+n]，则将ID为i的车辆划分至如果0<α_i<α_vho，i∈[m+1,m+n]，则将ID为i的车辆划分至最后如果α_i≤0，i∈[m+1,m+n]，则将ID为i的车辆划分至

S422：因为内所有的车辆已经明确是否完成了垂直切换流程，所以根据其在驶出W时的状态可以将划分为三个子集合，这三个子集合分别为和具体为：如果ID为i的车辆发生垂直切换且切换后在W内不能完成所有的数据交互，还需要重新切换回C继续服务，j∈[1,m]，则将其划分至如果ID为i的车辆发生垂直切换且切换后在W内能完成所有的数据交互，j∈[1,m]，则将其划分至如果ID为i的车辆没有发生垂直切换，j∈[1,m]，则将其划分至

S423：因为中车从C进入W对系统负载因子不产生影响，因此根据和中车辆的数量定义ω个集合，ω的表达式为：

其中，表示中元素个数，同理表示中元素个数。新定义的每个集合具体表示为H_e，e∈[1,ω]，下标e表示这些集合的顺序值；H_e表示第e次计算粒度中会对系统负载因子产生影响的所有元素集合；和中的每辆车都依其的先后顺序划分至相应位置的H_e中，

因为中车从W驶离C时对系统负载因子不产生影响，因此将和中的车依次划分至各个H_e，则H_e包括三个部分，分别为h_e，和h_e表示H_e中属于或者的车辆ID，中的元素代表和h_e同时考虑参与第e次计算粒度中属于的元素集合，中的元素代表和h_e同时考虑参与第e次计算粒度中属于的元素集合。

将和中的车依次划分至各个H_e，具体划分规则如下：

如果ID为j的车辆属于且该车的与H_e中h_e车的的时间最为接近，则该车属于H_e，其中e∈[1,ω]；如果该车属于且该车的与H_e中h_e车的的时间最为接近，则该车属于H_e，其中e∈[1,ω]。更进一步划分，如果该车属于则将该车划分至如果该车属于则将该车划分至

其中，表示ID为j的车辆从W重新返回C时的时间，表示ID为h_e的车辆从C进入W时的时间，表示ID为j的车辆在W中完成所有数据交互结束的时间

则每个H_e可表示为：

因为H_e是依据时序顺序定义的，且本申请按照H_e先后顺序对各个H_e给予分配调度，因此采用μ_e-1表示H_e还没有分配垂直切换策略时的负载均衡因子，用μ_e表示H_e已经分配垂直切换策略时的负载均衡因子，其中e∈[1,ω]。由μ_e的定义可知μ_e必然是μ_e-1和H_e的函数，抽象数学表达式为：

μ_e＝F(μ_e-1,H_e) (13)

其中，F(*,*)是抽象函数，表示等式左边的μ_e由等式右边括号中的μ_e-1与H_e两个决定。

而μ_e-1的表达式由公式(9)可以演化为：

当e＝1时,就是时间持续期起始时垂直切换控制模块从蜂窝移动通信系统获取的已经使用的带宽总量，就是时间持续期起始时垂直切换控制模块从无线局域网系统获取的已经使用的带宽总量，这两个值都会在一次调度周期内初始化。

函数F(μ_e-1,H_e)的具体形式依据H_e的不同而不同，如果H_e中h_e属于表示ID为h_e的车辆发生垂直切换，H_e中其他元素也完成各自涉及系统带宽改变的操作后的负载均衡因子。可表示为:

因为h_e属于所以h_e车不存在不发生垂直切换的情形。因此，μ_e可表示为：

其中，p_e等于0或1，不过在这种情况下无论p_e为何值，其意义都代表μ_e为

如果H_e中h_e属于表示ID为h_e的车辆假设不发生垂直切换，H_e中其他元素也完成各自涉及系统带宽改变的操作后的负载均衡因子。可表示为：

同理，此时的同样可表示为：

统一定义H_e中h_e属于中μ_e的表达式为：

其中p_e等于0或1，如果为1表示ID为h_e的车辆发生垂直切换，如果为0则表示该车不发生垂直切换。

综上所述，μ_e的表达式可以概括为：

S43：由于本方法考虑的负载均衡因子最优不是每辆车辆从C进入W时的实时最优，而是在整个时间持续期内多个离散点的均值最优，所以可以将上述所有公式转化为这个代价优化问题，即目标函数：

约束条件为：

p_e＝0或者p_e＝1，e∈[1,ω] (22)

其中，表示初始的无线局域网系统已经使用的带宽总量，表示初始的蜂窝移动通信系统已经使用的带宽总量；当p_e为1表示ID为h_e的车辆发生垂直切换，当p_e为0则表示ID为h_e的车辆不发生垂直切换；μ_e表示H_e已经分配垂直切换策略时的负载均衡因子；p_e的不同取值对应H_e的不同分配结果。

S44：根据步骤S43的目标函数及约束条件得到各个车辆的决策结果，具体为：如果则该车的决策结果是从C进入W时发生垂直切换；如果且p_e为1，则表示该车需要垂直切换，否则该车不发生垂直切换。

通过选取每个p_e是0还是1来使得目标函数达到最优解时必然有一组特定的序列p₁,p₂,…p_ω。如果则无论p_e为何值，该车的决策结果是从C进入W时都发生垂直切换；如果则该车的决策结果是从C进入W时是否发生垂直切换取决于p_e的值。如果p_e为1，则表示该车需要垂直切换。如果为0，则表示该车不发生垂直切换；剩余车的决策结果是从C进入W时不发生垂直切换。

S5：垂直切换模块将垂直切换选择结果通报本次垂直切换决策范畴内各个车辆，各个车辆根据各自的垂直切换选择结果进行相应的切换操作。

为了便于本领域技术人员理解本发明的内容，下面根据具体的例子对本申请的技术内容进行说明：

假设内有5辆车，ID分别为1,2,3,4,5。内有4辆车，ID分别为6,7,8,9。假设在上一次垂直切换统一调度之后中的5辆车垂直切换情况如表1所示：

表1上一次垂直切换统一调度之后中的5辆车垂直切换情况

情形一指利用公式(4)计算垂直切换倾向值的车辆，划分时关心的是情形二指利用公式(5)计算垂直切换倾向值的车辆，划分时关心的是

假设内4辆车垂直切换倾向值如表2所示：

表2内4辆车垂直切换倾向值情况

则依据上文所述的划分规则，可以将划分为和 同样将划分为和因为ω表示和中车辆的数量，所以ω＝3，即接下来需要划分出3个H_e，e∈[1,3]，分别为H₁，H₂和H₃。依据H_e的划分规则，可知和中车辆各自位于一个H_e中，所以此时H₁＝{6}且h₁＝6。同理H₂＝{7}且h₂＝7，H₃＝{8}且h₁＝8。接下来就是将和中的车也依次划分至各个H_e，e∈[1,3]。因为接近h₁号车的所以1号车划分到H₁，同理接近h₂号车的所以2号车划分到H₂，接近h₂号车的所以5号车划分到H₂。至此，和中全部划分完毕。最后结果为 至此，集合H_e的划分流程全部完成。

因为ω＝3，所以目标函数具体为：

因为而h₂,意味着p₁值不会对有影响，总共需要考虑4种情况，分别为p₂p₃＝00，p₂p₃＝01，p₂p₃＝10和p₂p₃＝11。分别计算出这4种情况中的假设p₂p₃＝00时的最小，则垂直切换控制模块通知6号车(p₁对应的车)选择切换到无线局域网系统中继续传输数据，7号车(p₂对应的车)和8(p₃对应的车)号车选择留在蜂窝移动通信系统中继续传输数据，9号车(剩余车)也留在蜂窝移动通信系统中继续传输数据。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种异构无线车联网垂直切换选择方法，其特征在于，包括：

S1：本次垂直切换范畴内的所有车辆各自初始化参数，所述参数包括：ID为i的车辆在第一无线系统C中的服务带宽ID为i的车辆在第二无线系统W中的服务带宽ID为i的车辆从第一无线系统C进入第二无线系统W时的时间ID为i车辆从第二无线系统W重新返回第一无线系统C时的时间ID为i的车辆在第二无线系统W的逗留时间Δt_i；ID为i的车辆在时还需要从远端服务器获取的数据总量为D_i；

其中，i表示本次垂直切换范畴内车辆的序号；

S2：车辆根据步骤S1的参数计算各自的垂直切换倾向值；并将计算出来的垂直切换倾向值以及步骤S1的初始化参数发送到垂直切换控制模块；

S3：垂直切换控制模块获取第一无线系统C的负载占用比，以及第二无线系统W的负载占用比，并根据获取到的第一无线系统C的负载占用比与第二无线系统W的负载占用比计算当前负载均衡因子；

S4：垂直切换控制模块根据步骤S1的初始化参数、步骤S2得到的垂直切换倾向值以及步骤S3得到的当前负载均衡因子，得到垂直切换选择策略，根据垂直切换选择策略得到各个车辆的垂直切换选择结果；

S5：各个车辆根据步骤S4得到的各自的垂直切换选择结果进行相应的切换操作。

2.根据权利要求1所述的一种异构无线车联网垂直切换选择方法，其特征在于，所述第一无线系统C覆盖范围要远大于第二无线系统W覆盖范围。

3.根据权利要求1所述的一种异构无线车联网垂直切换选择方法，其特征在于，所述步骤S2计算垂直切换倾向值的公式为：

其中，α_i表示车辆的垂直切换倾向值，T_i表示车辆在时不发生垂直切换，还需要的服务时间；T′表示车辆在时发生垂直切换，还需要的服务时间。

4.根据权利要求1所述的一种异构无线车联网垂直切换选择方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：

S41：设定本次垂直切换范畴内的所有车辆的集合为W中车辆的集合为

S42：对集合以及集合进行划分；

S43：根据步骤S42的划分结果，得到目标函数，并设定约束条件；

S44：根据约束条件对步骤S43的目标函数的最优解，得到各个车辆的决策结果。

5.根据权利要求4所述一种异构无线车联网垂直切换选择方法，其特征在于，所述步骤S42具体包括以下分步骤：

S421：根据各个车辆的垂直切换倾向值对集合进行划分，具体为：设定一个阀值，如果该车的垂直切换倾向值大于或等于阀值，则将该车划分到如果该车的垂直切换倾向值大于0且小于阀值，则将该车划分至如果该车的垂直切换倾向值小于或等于0，则将该车划分至

S422：根据各车辆驶出W时的状态对集合进行划分，具体为：如果车辆发生垂直切换且切换后在W内未完成所有的数据交互，则将其划分至如果车辆发生垂直切换且切换后在W内完成所有的数据交互，则将其划分至如果车辆没有发生垂直切换，则将其划分至

S423：因为中车辆从C进入W对系统负载因子不产生影响，因此根据和中车辆的数量定义ω个集合，ω的表达式为：

其中，表示中元素个数，同理表示中元素个数；

新定义的每个集合具体表示为H_e，e∈[1,ω]，下标e表示这些集合的顺序值；H_e表示第e次计算粒度中会对系统负载因子产生影响的所有元素集合；

S424：因为中车从W驶离C时对系统负载因子不产生影响，因此将和中的车依次划分至各个H_e，则H_e包括三个部分，分别为h_e，和h_e表示H_e中属于或者的车辆ID，中的元素代表和h_e同时考虑参与第e次计算粒度中属于的元素集合，中的元素代表和h_e同时考虑参与第e次计算粒度中属于的元素集合。

6.根据权利要求5所述一种异构无线车联网垂直切换选择方法，其特征在于，所述步骤S423还包括根据得到的集合H_e，得到H_e已经分配垂直切换策略时的负载均衡因子μ_e的表达式为：

μ_e＝F(μ_e-1,H_e)

其中，μ_e-1表示H_e还没有分配垂直切换策略时的负载均衡因子，F(μ_e-1,H_e)表示μ_e由括号中的μ_e-1与H_e两个决定。

7.根据权利要求5所述一种异构无线车联网垂直切换选择方法，其特征在于，和中的每辆车都依其的先后顺序划分至相应位置的H_e中。

8.根据权利要求4所述一种异构无线车联网垂直切换选择方法，其特征在于，所述步骤S43的目标函数为：

其中，表示时间持续期起始时垂直切换控制模块从第一无线系统C获取的已经使用的带宽总量，表示时间持续期起始时垂直切换控制模块从第二无线系统W获取的已经使用的带宽总量；e表示这些集合的顺序值；H_e表示第e次计算粒度中会对系统负载因子产生影响的所有元素集合；H₁表示第1次计算粒度中会对系统负载因子产生影响的所有元素集合；H_ω表示第ω次计算粒度中会对系统负载因子产生影响的所有元素集合；μ_e表示H_e已经分配垂直切换策略时的负载均衡因子；

所述约束条件为：p_e＝0或者p_e＝1，e∈[1,ω]；

其中，p_e为1表示ID为h_e的车辆发生垂直切换，p_e为0则表示ID为h_e的车辆不发生垂直切换。

9.根据权利要求8所述一种异构无线车联网垂直切换选择方法，其特征在于，所述p_e的取值根据集合H_e的分配结果而定。