CN112543438B - 公交车联网的数据传输调度方法及装置 - Google Patents
公交车联网的数据传输调度方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112543438B CN112543438B CN202011223476.3A CN202011223476A CN112543438B CN 112543438 B CN112543438 B CN 112543438B CN 202011223476 A CN202011223476 A CN 202011223476A CN 112543438 B CN112543438 B CN 112543438B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bus
- scheduled
- elements
- vehicle
- buses
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 80
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000006855 networking Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 77
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims description 17
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000006424 Flood reaction Methods 0.000 description 1
- 206010033799 Paralysis Diseases 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000000802 evaporation-induced self-assembly Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007447 staining method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
- H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
- H04W16/18—Network planning tools
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
- H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
- H04W4/42—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P] for mass transport vehicles, e.g. buses, trains or aircraft
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W74/00—Wireless channel access
- H04W74/04—Scheduled access
- H04W74/06—Scheduled access using polling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
Abstract
本申请公开了一种公交车联网的数据传输调度方法及装置，其中，方法包括：接收车辆的第一数据，并生成待调度元；建立待调度元之间的冲突规则；根据待调度元之间的冲突规则构建冲突图；根据冲突图进行数据传输调度。由此，利用公交车在车联网中充当数据传输的调度节点，由于公交车在城市中数量较多且有着固定的行驶路线和运营时间，通过分析公交车之间的信号覆盖和车辆之间的数据请求，选择合适的公交车作为数据传输的调度者，执行车辆之间的传输调度，可有效避免传输冲突，提升信道利用率，提高传输效率。
Description
技术领域
本申请涉及数据传输调度技术领域，特别涉及一种公交车联网的数据传输调度方法及装置。
背景技术
车联网通过移动的车载节点之间的数据传输支持智慧交通应用，由于车辆行驶速度较快，网络拓扑的动态变化给车辆与车辆之间的数据传输调度带来巨大挑战。
车联网具有网络间歇连通、节点高速移动及动态的网络拓扑结构等特性，如何在多信道环境下对车辆节点之间的数据传输进行高效的调度，成为车联网研究中的重大挑战。现有的研究工作主要关注于路边基础设施覆盖范围内的信道访问控制策略，适用于部署有路边基础设施的车联网环境。
虽然大量部署的路边基础设施可以对车辆节点之间数据传输进行有效的调度，但路边单元的部署成本高，如何在部署数量和覆盖能力之间权衡、如何选择合适的部署位置等问题都需要进一步的研究。并且当出现某些自然灾害时，例如洪水、飓风、地震发生时，这些部署在路边的基础设施容易失效，导致网络瘫痪。
申请内容
本申请提供一种公交车联网的数据传输调度方法及装置，利用公交车在车联网中充当数据传输的调度节点，由于公交车在城市中数量较多且有着固定的行驶路线和运营时间，通过分析公交车之间的信号覆盖和车辆之间的数据请求，选择合适的公交车作为数据传输的调度者，执行车辆之间的传输调度，可有效避免传输冲突，提升信道利用率，提高传输效率。
本申请第一方面实施例提供一种公交车联网的数据传输调度方法，包括以下步骤：
接收车辆的第一数据，并生成待调度元；
建立所述待调度元之间的冲突规则；
根据所述待调度元之间的冲突规则构建冲突图；以及
根据所述冲突图进行数据传输调度。
可选地，所述接收车辆的第一数据，并生成待调度元，包括：
接收所述车辆向预设通信半径内的公交车广播BSM信息及第二数据；
将所述车辆与相距最近的，且同向行驶的第一公交车建立连接，并将所述车辆转换为受调度模式，保持静默，以等待建立连接的所述第一公交车轮询；
将所述第一公交车与其预设通信范围内的第二公交车建立连接；
所述车辆向所述第二公交车发送自己的邻居信息以及所述待调度元。
可选地，所述建立所述待调度元之间的冲突规则，包括：
如果所述第一公交车预设通信半径内不存在所述第二公交车，则所述第一公交车为所述调度公交车；
如果所述第一公交车预设通信半径内存在所述第二公交车，统计所述调度元数量和邻居车辆数计算调度者权值；
通过所述第一公交车收集所述第二公交车的调度者权值，并比较所述第一公交车的调度者权值和所述第二公交车的调度者权值，选择调度者权值最大的公交车作为所述调度公交车；
所述调度公交车筛查收集到的待调度元，剔除邻居中存在潜在公交车的车辆节点的待调度元。
可选地，所述根据所述待调度元之间的冲突规则构建冲突图，包括：
针对每个待调度元，计算该待调度元服务时间
依据所述待调度元的发送车辆和接收车辆，确定通信类型及其对应的优先级值；
依据所述待调度元的数据包，计算所述数据包生存时长优先级；
计算所述待调度元的待调度元收益，并将所述待调度元收益记为所述冲突图中该待调度元对应顶点的权值。
可选地，所述根据所述冲突图进行数据传输调度，包括：
通过染色法判断所述冲突图是否可以转换为二分图，若是，则在多项式时间内求解二分图的最大带权独立集；否则，通过贪心算法求解所述冲突图的最大带权独立集；
判断所述最大带权独立集中元素个数，若所述元素个数为0，则在所述冲突图中选择权值最大的顶点，加入独立集序列，并，依次处理独立集序列中的每个集合，依据信道规则，为集合中每个待调度元分配一个通信信道，由调度公交将集合中每个待调度元分配一个通信信道，由调度公交将中待调度元及其分配的信道信息广播给所有受调度车辆，所有车辆按照调度信息开始利用无线信道进行通信；所述元素个数大于0，小于等于第一预设值，则将所述最大带权独立集加入独立集序列；如果所述元素个数大于所述第一预设值，则在独立集中选出四个权值最大的顶点，组成集合，将该集合加入独立集序列中；
在所述冲突图中删除集合中的顶点以及与其相连的边，直到突图中没有顶点；
依次处理独立集序列中的每个集合，依据信道规则，为集合中每个待调度元分配一个通信信道，由调度公交将集合中待调度元及其分配的信道信息广播给所有受调度车辆，所有车辆按照调度信息开始利用无线信道进行通信。
如果集合中数据传输完成后，且时间间隙尚未结束，且该集合不是独立集序列中最后一个集合，则依次处理独立集序列中的每个集合，依据信道规则，为集合中每个待调度元分配一个通信信道，由调度公交将集合中待调度元及其分配的信道信息广播给所有受调度车辆，所有车辆按照调度信息开始利用无线信道进行通信；否则，结束。
本申请第二方面实施例提供一种公交车联网的数据传输调度装置，包括：
接收模块，用于接收车辆的第一数据，并生成待调度元；
建立模块，用于建立所述待调度元之间的冲突规则；
构建模块，用于根据所述待调度元之间的冲突规则构建冲突图；以及
调度模块，用于根据所述冲突图进行数据传输调度。
可选地，所述接收模块，具体用于：
接收所述车辆向预设通信半径内的公交车广播BSM信息及第二数据；
将所述车辆与相距最近的，且同向行驶的第一公交车建立连接，并将所述车辆转换为受调度模式，保持静默，以等待建立连接的所述第一公交车轮询；
将所述第一公交车与其预设通信范围内的第二公交车建立连接；
所述车辆向所述第二公交车发送自己的邻居信息以及所述待调度元。
可选地，所述建立模块，具体用于：
如果所述第一公交车预设通信半径内不存在所述第二公交车，则所述第一公交车为所述调度公交车；
如果所述第一公交车预设通信半径内存在所述第二公交车，统计所述调度元数量和邻居车辆数计算调度者权值；
通过所述第一公交车收集所述第二公交车的调度者权值，并比较所述第一公交车的调度者权值和所述第二公交车的调度者权值，选择调度者权值最大的公交车作为所述调度公交车；
所述调度公交车筛查收集到的待调度元，剔除邻居中存在潜在公交车的车辆节点的待调度元。
可选地，所述构建模块，具体用于：
针对每个待调度元，计算该待调度元服务时间
依据所述待调度元的发送车辆和接收车辆，确定通信类型及其对应的优先级值；
依据所述待调度元的数据包，计算所述数据包生存时长优先级；
计算所述待调度元的待调度元收益，并将所述待调度元收益记为所述冲突图中该待调度元对应顶点的权值。
本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行如上述实施例所述的公交车联网的数据传输调度方法。
本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上述实施例所述的公交车联网的数据传输调度方法。
由此，利用公交车在车联网中充当数据传输的调度节点，由于公交车在城市中数量较多且有着固定的行驶路线和运营时间，通过分析公交车之间的信号覆盖和车辆之间的数据请求，选择合适的公交车作为数据传输的调度者，执行车辆之间的传输调度，可有效避免传输冲突，提升信道利用率，提高传输效率。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的一种公交车联网的数据传输调度方法的流程图；
图2为根据本申请一个实施例的选择调度公交的示意图；
图3为根据本申请一个实施例的构造冲突图的示意图；
图4为根据本申请一个实施例的受调度公交集与未受调度公交集的示意图；
图5为根据本申请一个实施例的公交车的信号覆盖的示意图；
图6为根据本申请实施例的公交车联网的数据传输调度装置的示例图；
图7为根据本申请实施例的电子设备的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的公交车联网的数据传输调度方法及装置。
在介绍本申请实施例的公交车联网的数据传输调度方法之前，先简单介绍下本申请实施例中涉及的部分定义和规则。
(一)部分定义：
定义1车辆集V表示研究区域内的所有车辆的集合，记为V＝{v1,v2,...,vw}。
定义2公交车集B表示研究区域内的所有公交车的集合，记为
定义3数据集D表示研究区域内涉及到的所有车辆节点请求和发送数据的集合，表示为D＝{d1,d2,...,dm}。
定义4待调度元表示在时间间隙t内一个等待调度的数据传输请求，其中vi为数据的发送车辆，vi∈V；dm为请求的数据，dm∈D；vj为数据的接收车辆，vj∈V。
定义5数据发送车辆集SV(t)表示在时间间隙t内要发送数据的车辆集合，表示为
定义6数据接收车辆集RV(t)表示在时间间隙t内要接收数据的车辆集合，表示为
定义7调度元数量NRb表示由公交车b收集到的待调度元的数量。
定义8邻居车辆数NEb表示公交车b通信范围内的邻居公交车以及私家车数量。
定义9调度者权值Pb表示公交车b成为调度者的优先度，该值由NRb和NEb两个值确定，计算公式为Pb＝αNRb+(1-α)NEb，其中，α代表权值,0＜α＜1，Pb值越大，公交车b越可能成为这一轮的调度者。
定义10待调度元服务时间表示，在时间间隙t内待调度元/>所拥有的服务时长，由于待调度元服务时间由数据发送车辆、数据接收车辆、调度者三者之间的通信时间共同决定，因此分别计算这三部分的通信时间，取这三部分中最短的时间为调度元的服务时间，待调度元服务时间计算公式为/>其中表示沿道路方向车辆vi距离公交b服务边界的距离，当公交车的速度较大时，选择与公交车行驶速度相反方向的边界距离，当公交车速度较小时选择与公交车行驶速度相同方向的边界距离，/>表示车辆vi和公交b的相对速度；/>表示沿着道路方向车辆vi距离车辆vj通信边界的距离，当车辆vj的速度较大时，选择与车辆vj行驶速度相反方向的边界距离，当车辆vj速度较小时选择与车辆vj行驶速度相同方向的边界距离，/>表示车辆vi和车辆vj的相对速度；/>表示沿着道路方向车辆vj距离公交b服务边界的距离，当公交车的速度较大时，选择与公交车行驶速度相反方向的边界距离，当公交车速度较小时选择与公交车行驶速度相同方向的边界距离，/>表示车辆vj和公交b的相对速度；Min()表示取这三个时间中的最小值。
定义11通信类型Typev-v表示不同车辆间的通信，包含三类通信方式，其中Typeb-b表示公交车之间的通信，这类通信的优先度最高，在调度时会考虑优先调度；Typeb-c表示公交车与私家车通信，这类通信的优先度要低于公交车之间的通信，在调度时属于第二优先级；Typec-c表示私家车与私家车通信,这类通信的优先度最低，在调度时属于第三优先级。Typeb-b、Typeb-c和Typec-c的通信类型优先级值分别为Value(Typeb-b)、Value(Typeb-c)和Value(Typec-c)，且满足Value(Typeb-b)>Value(Typeb-c)>Value(Typec-c)。
定义12数据包生存时长优先级表示在时间间隙t内数据包dm由生存时间导致的数据包转发紧急度，其计算公式为/>其中/>表示数据包dm的初始生存时长，/>表示数据包dm的当前生存时长，分子为数据包dm的等待时长。数据包的等待时长占初始生存时长的比例越大，表示该数据包的相对等待时间越长，转发紧急程度越高，/>值越大。
定义13待调度元收益表示在时间间隙t内待调度元/>受到调度的优先级，该值由/>Value(Typev-v)，/>三部分确定，其计算公式为其中Max(T)表示由调度公交收集到的待调度元服务时间的最大值，Min(T)表示由调度公交收集到的待调度元服务时间的最小值。待调度元收益越高，受到调度的优先级越高。
定义14潜在公交车Lb表示公交车Lb处于与其他公交车连接的非公交车辆的通信半径内，且公交车Lb由于通信半径限制无法与该公交车建立连接，这类公交车会干扰通信调度。
定义15BSM信息中包含车辆的id、移动速度等基本信息，以广播的形式发送，用于车辆之间的识别。
定义16受调度的车辆集CVb(t)表示，在时间间隙t内受到公交车b调度的车辆集合。
定义17未受调度的车辆集NV(t)表示，在时间间隙t内未受到任何公交车调度的车辆集合，未受调度的车辆之间在无线信道允许的情况下可以互相通信，但不可以与受调度的车辆进行通信。
定义18冲突图G(t)表示，在时间间隙t内由调度公交依据冲突规则构建的带权冲突图，图中的顶点表示待调度元，边表示待调度元之间存在冲突，顶点的权值代表待调度元收益，表示为
定义19最大带权独立集MPz表示，在冲突图G(t)中计算得到的不存在任何冲突的最大带权待调度元集合，一个集合中最多包含四个元素，可以在一次调度操作中由四个信道同时进行传输。
定义20独立集序列SP(t)表示，在时间间隙t内计算得到的最大带权独立集序列，一个独立集序列中包含多个最大带权独立集，表示为SP(t)＝<MP1,MP2,...,MPz>。
(二)冲突规则：
规则一：待调度元中相同的数据发送方在同一时间间隙内不能发送多个不同的数据分组，例如和/>表示在同一时间间隙t内，数据发送方vi发送两个不同的数据元dm和dl，这两个待调度元之间存在冲突。
规则二：待调度元中在同一时间间隙内同一车辆不能同时处于发送和接收状态，例如和/>表示在同一时间间隙t内，车辆vi在两个待调度元中分别为数据的发送方和接收方，这两个待调度元之间存在冲突。
规则三：待调度元中相同的数据接收方在同一时间间隙内只能接收一个发送方发出的数据，例如和/>表示在同一时间间隙t内，数据发送方vi和vf均向接收方vj发送数据元，这两个待调度元之间存在冲突。
规则四：待调度元中数据的接收车辆或发送车辆的邻居信息中不可以存在潜在公交，在构建冲突图时需要将此类调度元剔除。
(三)信道规则
根据IEEE 802.11p协议，通信信道被划分为七个子信道，包含一个控制信道和六个服务信道，服务信道中频段最低的信道和最高的信道通常有特定的用途，因此本方法使用剩余的四个服务信道进行数据的传输。
(四)调度服务规则
调度公交只为与其同向行驶的车辆提供调度服务。
具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种公交车联网的数据传输调度方法的流程示意图。
如图1所示，该公交车联网的数据传输调度方法包括以下步骤：
在步骤S101中，接收车辆的第一数据，并生成待调度元。
可选地，接收车辆的第一数据，并生成待调度元，包括：接收车辆向预设通信半径内的公交车广播BSM信息及第二数据；将车辆与相距最近的，且同向行驶的第一公交车建立连接，并将车辆转换为受调度模式，保持静默，以等待建立连接的第一公交车轮询；将第一公交车与其预设通信范围内的第二公交车建立连接；车辆向第二公交车发送自己的邻居信息以及待调度元。
也就是说，本申请实施例的步骤S101主要是公交车收集数据传输需求，主要包括以下步骤：
(1)私家车向通信半径内的车辆广播BSM信息及携带的数据信息。
(2)私家车与相距最近的同向行驶公交车b建立连接，并转换为受调度模式，保持静默，等待建立连接的公交车轮询。
(3)公交车与其通信范围内的其他公交车建立连接。
(4)私家车向公交车发送自己的邻居信息以及数据传输请求(即待调度元)。一个私家车可以发送多个数据传输请求。
在步骤S102中，建立待调度元之间的冲突规则。
可选地，建立待调度元之间的冲突规则，包括：如果第一公交车预设通信半径内不存在第二公交车，则第一公交车为调度公交车；如果第一公交车预设通信半径内存在第二公交车，统计调度元数量和邻居车辆数计算调度者权值；通过第一公交车收集第二公交车的调度者权值，并比较第一公交车的调度者权值和第二公交车的调度者权值，选择调度者权值最大的公交车作为调度公交车；调度公交车筛查收集到的待调度元，剔除邻居中存在潜在公交车的车辆节点的待调度元。
可以理解的是，本申请实施例的步骤S102是主要是建立待调度元之间的冲突规则，选择调度公交，主要包括以下步骤：
(1)若当前公交车b的通信半径内不存在其他公交车，则无需比较调度者权值，该公交即为这一轮的调度者；若存在，则执行步骤2.2。
(2)当前公交车b统计调度元数量NRb和邻居车辆数NEb计算调度者权值Pb，计算公式为：Pb＝αNRb+(1-α)NEb。
(3)当前公交车b收集邻居公交车的调度者权值，并比较其自己的调度者权值Pb和邻居公交车的调度者权值，选择调度者权值最大的公交车成为这一轮的调度公交。
(4)调度公交筛查收集到的待调度元，剔除邻居中存在潜在公交车Lb的车辆节点的待调度元。
在步骤S103中，根据待调度元之间的冲突规则构建冲突图。
可选地，根据待调度元之间的冲突规则构建冲突图，包括：针对每个待调度元，计算该待调度元服务时间；依据待调度元的发送车辆和接收车辆，确定通信类型及其对应的优先级值；依据待调度元的数据包，计算数据包生存时长优先级；计算待调度元的待调度元收益，并将待调度元收益记为冲突图中该待调度元对应顶点的权值。
可以理解的是，本申请实施例的步骤S103是主要是根据待调度元之间的冲突规则构建冲突图，主要包括以下步骤：
(1)调度公交根据冲突规则构建冲突图G(t)，图中顶点代表调度公交收集到的待调度元，依据冲突规则，在存在冲突的待调度元之间连边。针对每个待调度元执行步骤3.2－3.5。
(2)针对每个待调度元计算该待调度元服务时间/>计算公式为
(3)依据该待调度元的发送车辆vi和接收车辆vj，确定通信类型Typev-v及其对应的优先级值Value(Typev-v)。
(4)依据该待调度元的数据包dm，计算数据包生存时长优先级/>计算公式为/>
(5)计算该待调度元的待调度元收益/>计算公式为：将待调度元收益记为冲突图G(t)中该待调度元/>对应顶点的权值。
在步骤S104中，根据冲突图进行数据传输调度。
可以理解的是，本申请实施例的步骤S104是主要是根据冲突图进行数据传输调度，主要包括以下步骤：
(1)使用染色法判断冲突图是否可以转换为二分图，若是，则在多项式时间内求解二分图的最大带权独立集MVz；否则，使用贪心算法求解冲突图G(t)的最大带权独立集MVz。
(2)判断最大带权独立集MVz中元素个数|MVz|，若|MVz|＝0，则在冲突图G(t)中选择权值最大的顶点N'，将MPz＝{N'}加入独立集序列SP(t)中，执行步骤(4)；否则，若0<|MVz|≤4，则将MPz＝MVz加入独立集序列SP(t)中；否则，即|MVz|>4，则在独立集MVz中选出四个权值最大的顶点，组成集合MPz，将MPz加入独立集序列SP(t)中。
(3)在冲突图G(t)中删除MPz中的顶点以及与其相连的边，重复执行步骤(1)-(3)；当冲突图G(t)中没有顶点，执行步骤(4)。
(4)依次处理独立集序列SP(t)中的每个集合MPz(z初始化为1)，依据信道规则，为MPz中每个待调度元分配一个通信信道，由调度公交将MPz中待调度元及其分配的信道信息广播给所有受调度车辆，所有车辆按照调度信息开始利用无线信道进行通信。
(5)若MPz中数据传输完成后，时间间隙t尚未结束且MPz不是SP(t)中最后一个集合，则执行步骤(4)；否则，结束。
由此，根据车辆的数据传输请求生成待调度元，并建立待调度元之间的冲突规则，根据待调度元之间的冲突关系构建冲突图，进而选择合适的公交车充当调度者角色，使权重较大的传输请求优先获得调度服务，从而在避免信道冲突的同时在更短的时间内实现更大的数据传输量,完成更多的数据传输任务。
为使得本领域技术人员进一步了解本申请实施例的公交车联网的数据传输调度方法，下面结合几个附图进行详细说明。
具体地，如图2所示，图2展示了一个道路场景，其中有两辆公交车分别为b1、b2，以及十一辆私家车分别为v1,v2,…,v11；图中使用灰色矩形表示车辆已经携带的数据，使用白色矩形表示车辆要请求的数据；图中黑色实线表示车辆之间建立连接。根据图2中的道路场景，由于公交车b1收集到的调度元数量和邻居数量/>相较于公交车b2(和/>)更多，因此选择公交车b1作为调度公交。
如图3所示，图3为构造冲突图
调度公交b1依据图2中的数据请求以及冲突规则，构造冲突图，如图3所示。每个节点代表一个待调度元，图中连线代表两个待调度元之间存在冲突；节点上的权值表示选择该节点调度的收益。
如图4所示，图4为受调度公交集与未受调度公交集示意图。
图中红色实心圈代表公交车b1的通信半径；黑色双向箭头代表车辆之间已经建立连接；红色虚线代表车辆之间试图进行通信；在图中车辆v1和v2处于公交车b1的通信范围内，与公交车b1建立连接，并接受调度，因此v1和v2此时属于受调度车辆集，而v3和v4位于公交车b1的通信范围外，并且不接受任何公交车的调度，因此属于未受调度车辆集，/>分属于两类集合的车辆之间(例如v1和v3之间)不可以进行通信。
如图5所示，图5为公交车的信号覆盖示意图。
图中公交车b1和b2位于对方的通信范围内，因此可以建立连接，相互通信，在收集待调度元以及邻居信息后，协商调度公交角色；公交车b3位于公交车b1和b2的通信半径外，因此不参与公交车b1和b2的调度者协商；图中与公交车b3建立连接的私家车v5同时处于公交车b2的通信范围内，公交车b3通过收集私家车v5的邻居信息得知公交车b2存在，并且无法通过公交车之间建立连接获得公交车b2的信息，因此对于公交车b3来说，公交车b2为潜在公交车Lb，所有涉及v5的请求都不会被处理，直到私家车v5的邻居信息中没有潜在公交存在。
根据本申请实施例提出的公交车联网的数据传输调度方法，利用公交车在车联网中充当数据传输的调度节点，由于公交车在城市中数量较多且有着固定的行驶路线和运营时间，通过分析公交车之间的信号覆盖和车辆之间的数据请求，选择合适的公交车作为数据传输的调度者，执行车辆之间的传输调度，可有效避免传输冲突，提升信道利用率，提高传输效率。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的公交车联网的数据传输调度装置。
图6是本申请实施例的公交车联网的数据传输调度装置的方框示意图。
如图6所示，该公交车联网的数据传输调度装置10包括：接收模块100、建立模块200、构建模块300和调度模块400。
其中，接收模块100用于接收车辆的第一数据，并生成待调度元；
建立模块200用于建立待调度元之间的冲突规则；
构建模块300用于根据待调度元之间的冲突规则构建冲突图；以及
调度模块400用于根据冲突图进行数据传输调度。
可选地，接收模块100具体用于：
接收车辆向预设通信半径内的公交车广播BSM信息及第二数据；
将车辆与相距最近的，且同向行驶的第一公交车建立连接，并将车辆转换为受调度模式，保持静默，以等待建立连接的第一公交车轮询；
将第一公交车与其预设通信范围内的第二公交车建立连接；
车辆向第二公交车发送自己的邻居信息以及待调度元。
可选地，建立模块200具体用于：
如果第一公交车预设通信半径内不存在第二公交车，则第一公交车为调度公交车；
如果第一公交车预设通信半径内存在第二公交车，统计调度元数量和邻居车辆数计算调度者权值；
通过第一公交车收集第二公交车的调度者权值，并比较第一公交车的调度者权值和第二公交车的调度者权值，选择调度者权值最大的公交车作为调度公交车；
调度公交车筛查收集到的待调度元，剔除邻居中存在潜在公交车的车辆节点的待调度元。
可选地，构建模块300具体用于：
针对每个待调度元，计算该待调度元服务时间
依据待调度元的发送车辆和接收车辆，确定通信类型及其对应的优先级值；
依据待调度元的数据包，计算数据包生存时长优先级；
计算待调度元的待调度元收益，并将待调度元收益记为冲突图中该待调度元对应顶点的权值。
需要说明的是，前述对公交车联网的数据传输调度方法实施例的解释说明也适用于该实施例的公交车联网的数据传输调度装置，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的公交车联网的数据传输调度装置，利用公交车在车联网中充当数据传输的调度节点，由于公交车在城市中数量较多且有着固定的行驶路线和运营时间，通过分析公交车之间的信号覆盖和车辆之间的数据请求，选择合适的公交车作为数据传输的调度者，执行车辆之间的传输调度，可有效避免传输冲突，提升信道利用率，提高传输效率。
图7为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器1201、处理器1202及存储在存储器1201上并可在处理器1202上运行的计算机程序。
处理器1202执行程序时实现上述实施例中提供的公交车联网的数据传输调度方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口1203，用于存储器1201和处理器1202之间的通信。
存储器1201，用于存放可在处理器1202上运行的计算机程序。
存储器1201可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器1201、处理器1202和通信接口1203独立实现，则通信接口1203、存储器1201和处理器1202可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器1201、处理器1202及通信接口1203，集成在一块芯片上实现，则存储器1201、处理器1202及通信接口1203可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器1202可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上的公交车联网的数据传输调度方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种公交车联网的数据传输调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收车辆的第一数据，并生成待调度元；
建立所述待调度元之间的冲突规则；
根据所述待调度元之间的冲突规则构建冲突图；以及
根据所述冲突图进行数据传输调度；
其中，所述接收车辆的第一数据，并生成待调度元，包括：
接收所述车辆向预设通信半径内的公交车广播BSM信息及第二数据；
将所述车辆与相距最近的，且同向行驶的第一公交车建立连接，并将所述车辆转换为受调度模式，保持静默，以等待建立连接的所述第一公交车轮询；
将所述第一公交车与其预设通信范围内的第二公交车建立连接；
所述车辆向所述第二公交车发送自己的邻居信息以及所述待调度元；
其中，所述建立所述待调度元之间的冲突规则，包括：
如果所述第一公交车预设通信半径内不存在所述第二公交车，则所述第一公交车为调度公交车；
如果所述第一公交车预设通信半径内存在所述第二公交车，统计所述调度元数量和邻居车辆数计算调度者权值；
通过所述第一公交车收集所述第二公交车的调度者权值，并比较所述第一公交车的调度者权值和所述第二公交车的调度者权值，选择调度者权值最大的公交车作为所述调度公交车；
所述调度公交车筛查收集到的待调度元，剔除邻居中存在潜在公交车的车辆节点的待调度元；
其中，所述根据所述待调度元之间的冲突规则构建冲突图，包括：
针对每个待调度元，计算该待调度元服务时间
依据所述待调度元的发送车辆和接收车辆，确定通信类型及其对应的优先级值；
依据所述待调度元的数据包，计算所述数据包生存时长优先级；
计算所述待调度元的待调度元收益，并将所述待调度元收益记为所述冲突图中该待调度元对应顶点的权值。
2.一种公交车联网的数据传输调度装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收车辆的第一数据，并生成待调度元；
建立模块，用于建立所述待调度元之间的冲突规则；
构建模块，用于根据所述待调度元之间的冲突规则构建冲突图；以及
调度模块，用于根据所述冲突图进行数据传输调度；
其中，所述接收模块，具体用于：
接收所述车辆向预设通信半径内的公交车广播BSM信息及第二数据；
将所述车辆与相距最近的，且同向行驶的第一公交车建立连接，并将所述车辆转换为受调度模式，保持静默，以等待建立连接的所述第一公交车轮询；
将所述第一公交车与其预设通信范围内的第二公交车建立连接；
所述车辆向所述第二公交车发送自己的邻居信息以及所述待调度元；
其中，所述建立模块，具体用于：
如果所述第一公交车预设通信半径内不存在所述第二公交车，则所述第一公交车为调度公交车；
如果所述第一公交车预设通信半径内存在所述第二公交车，统计所述调度元数量和邻居车辆数计算调度者权值；
通过所述第一公交车收集所述第二公交车的调度者权值，并比较所述第一公交车的调度者权值和所述第二公交车的调度者权值，选择调度者权值最大的公交车作为所述调度公交车；
所述调度公交车筛查收集到的待调度元，剔除邻居中存在潜在公交车的车辆节点的待调度元；
其中，所述构建模块，具体用于：
针对每个待调度元，计算该待调度元服务时间
依据所述待调度元的发送车辆和接收车辆，确定通信类型及其对应的优先级值；
依据所述待调度元的数据包，计算所述数据包生存时长优先级；
计算所述待调度元的待调度元收益，并将所述待调度元收益记为所述冲突图中该待调度元对应顶点的权值。
3.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1任一项所述的公交车联网的数据传输调度方法。
4.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1任一项所述的公交车联网的数据传输调度方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011223476.3A CN112543438B (zh) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | 公交车联网的数据传输调度方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011223476.3A CN112543438B (zh) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | 公交车联网的数据传输调度方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112543438A CN112543438A (zh) | 2021-03-23 |
| CN112543438B true CN112543438B (zh) | 2023-08-25 |
Family
ID=75013826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011223476.3A Active CN112543438B (zh) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | 公交车联网的数据传输调度方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112543438B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116709532B (zh) * | 2023-08-08 | 2023-10-20 | 合肥工业大学 | 车联网环境下基于冲突图和聚类的数据调度方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102737503A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-17 | 东南大学 | 一种车联网环境下公交车动态调度的通信连通性分析方法 |
| CN109905921A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-06-18 | 湖南理工学院 | 一种多信道环境下车联网v2r/v2v协作数据传输调度方法 |
| CN110428618A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-11-08 | 上海工程技术大学 | 基于VANETs的双向车道拥堵检测及信息转发方法 |
| CN110460975A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-15 | 首都师范大学 | 基于公交车的车联网数据传输方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10013815B2 (en) * | 2006-12-13 | 2018-07-03 | Crown Equipment Corporation | Information system for industrial vehicles |
| US9536427B2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-01-03 | Carnegie Mellon University | Methods and software for managing vehicle priority in a self-organizing traffic control system |
| US9491776B2 (en) * | 2014-07-23 | 2016-11-08 | Intel Corporation | Systems and methods for scheduling communication between wireless devices to reduce interference associated with full duplex communication in multi-cell networks |
| US9805519B2 (en) * | 2015-08-12 | 2017-10-31 | Madhusoodhan Ramanujam | Performing services on autonomous vehicles |
-
2020
- 2020-11-05 CN CN202011223476.3A patent/CN112543438B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102737503A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-17 | 东南大学 | 一种车联网环境下公交车动态调度的通信连通性分析方法 |
| CN109905921A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-06-18 | 湖南理工学院 | 一种多信道环境下车联网v2r/v2v协作数据传输调度方法 |
| CN110428618A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-11-08 | 上海工程技术大学 | 基于VANETs的双向车道拥堵检测及信息转发方法 |
| CN110460975A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-15 | 首都师范大学 | 基于公交车的车联网数据传输方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Data Forwarding at Intersections in Urban Bus AdHoc Networks;Yongting Zhang;《ICC 2020 - 2020 IEEE International Conference on Communications (ICC)》;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112543438A (zh) | 2021-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103733237B (zh) | 车载对等网络中基于道路交通的群组、标识符和资源的选择 | |
| Chour et al. | VANET aided D2D discovery: Delay analysis and performance | |
| Azizian et al. | An optimized flow allocation in vehicular cloud | |
| CN109905921B (zh) | 一种多信道环境下车联网v2r/v2v协作数据传输调度方法 | |
| CN111132257B (zh) | 一种c-v2x通信方法及装置 | |
| Ahmad et al. | A cooperative heterogeneous vehicular clustering mechanism for road traffic management | |
| CN107005880A (zh) | 通信方法、服务器、路侧单元和节点 | |
| KR20210050716A (ko) | 적응적 가변차선을 이용한 교통량 제어 방법 및 제어장치 | |
| Batth et al. | Comparative study of tdma-based mac protocols in vanet: A mirror review | |
| CN112543438B (zh) | 公交车联网的数据传输调度方法及装置 | |
| Bohm et al. | Supporting real-time data traffic in safety-critical vehicle-to-infrastructure communication | |
| Togou et al. | Performance analysis and enhancement of wave for v2v non-safety applications | |
| CN113114735B (zh) | 面向城市社交车联网中交叉路口处的数据转发方法和装置 | |
| KR20220098176A (ko) | 도로 사용자와 적어도 하나의 다른 도로 사용자 간의 통신을 위한 통신 네트워크에서의 메시지 전송 방법 | |
| Xiao et al. | A fog computing paradigm for efficient information services in VANET | |
| Brik et al. | Token-based clustered data gathering protocol (TCDGP) in vehicular networks | |
| Rapelli et al. | A distributed V2V-based virtual traffic light system | |
| Saleem et al. | DIVINE: Data offloading in vehicular networks with QoS provisioning | |
| CN108650698B (zh) | 一种机会网络数据转发方法 | |
| Boukhalfa et al. | Performance evaluation of an active signaling based time-slot scheduling scheme for connected vehicles | |
| Ouni et al. | Enhanced EDCA with deterministic transmission collision resolution for real-time communication in vehicular ad hoc networks | |
| Khanafer et al. | Enhancements to IEEE 802.15. 4 MAC protocol to support vehicle-to-roadside communications in VANETs | |
| CN114024639B (zh) | 一种无线多跳网络中分布式信道分配方法 | |
| JP4707505B2 (ja) | 分散処理システム、車載端末、及び分散処理システムにおける管理ノード決定方法 | |
| CN116132952A (zh) | 一种基于深度强化学习的车联网区分优先级频谱分配方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |