多种基础设施辅助的VANET数据传输关键技术研究

In traditional VANET,AP must be provided wired power and Internet access which require costly installation, thus VANET can not be used on a large scale.When Wifi to Mesh equipments and Relay nodes are introduced into VANET, we can take advantage of their long-range communication capability and rechargeable battery to reduce deployment costs，however, due to the existing research is insufficient to support the reality applications of such Multi-Infrastructure Assisted VANET efficient data transmission which network structure is heterogeneous and complicated. For the existing problems, this research is mainly focused on: (1) Meeting the QOS requirement of the traditional VANET, infrastructure deployment strategies to minimize the cost of infrastructures' installation; (2) Adapted to network load periodical temporal and spatial variation, rechargeable battery energy scheduling method; (3) Towards to Internet coverage holes, VANET data transmission method which combined resource allocation and infrastructure transmission scheduling; (4) Towards to bus used as mobile infrastructure, V2I data transmission mechanism to minimize the delay mathematical expectation. Our research solves the core problem of VANET large-scale applications, promotes ubiquitous networking development greatly, and has important theoretical and practical significance.

由于传统VANET中的AP必须提供有线的电源和Internet接入，导致其部署成本过高，现实中无法大规模使用。在VANET中引入Wifi to Mesh设备和Relay节点，可以利用其远距离通讯能力和可充电电池有效降低部署成本，但是由于多种基础设施辅助的VANET网络结构的异构化和复杂化导致现有研究成果无法支撑该类异构VANET的高效传输。由此本课题集中研究：(1)满足传统VANET的QOS要求，最小化部署成本的基础设施部署方式；(2)适应于网络负载周期性时空变化的可充电电池能量调度方法；(3)针对于Internet覆盖空洞，结合于资源分配与基础设施传输调度的VANET数据传输；(4)针对于公交车作为移动式的辅助基础设施，延迟数学期望最小的V2I数据传输机制。本课题的研究将解决VANET大规模使用的核心问题，推动无线网络的普适化，具有重要的理论意义与实用价值。

传统VANET中的AP必须提供有线的电源和Internet接入，这导致其部署成本过高成为了现实中无法大规模使用的主要问题。Wifi to Mesh设备和Relay节点被部署到VANET后，可以利用其远距离通讯能力和可充电电池有效降低部署成本，但是由于多种基础设施辅助的VANET网络结构的异构化和复杂化导致现有研究成果无法支撑该类异构VANET的高效传输。由此本课题集中研究：(1)满足传统VANET的QOS要求，最小化部署成本的基础设施部署方式，我们提出了一种保障QOS的最小化部署代价的基础设施部署问题，证明了该问题是NP难的，并提出了一种近似比为1-1/e的贪心算法，通过在一个16.7平方公里的路网进行仿真实验，验证了该算法的有效性。(2) 由于车联网上产生的感知数据都具有很强的时效性，数据的时延直接影响应用的正确性和有效性，我们研究了保证时延的单信道车联网数据聚集问题、保证时延的多信道车联网数据聚集问题、保证统一精度的车联网数据聚集问题。(3)针部署relay节点提高VANE T整体性能表现的研究，我们首先证明了异构网络条件下高性能relay节点部署问题是NP难的，并给出了一种近似比为10的近似算法。(4)针对于公交车作为移动式的辅助基础设施，通过对于用户轨迹和历史位置的数据挖掘，我们设计了一种延迟数学期望最小的V2I数据传输机制。(5)我们设计一种可以保证灯亮的LED2LED的MAC协议，该协议可以广泛应用于车辆间的灯光通讯。本课题的研究将解决VANET大规模使用的核心问题，推动无线网络的普适化，具有重要的理论意义与实用价值。