车辆网络密度分化自适应研究

无线车辆网络是以车辆和可选的路边节点作为组网节点的自组织网络形式，在改善行车安全性、降低车祸损失、提供车流量和交通管制信息、提高驾驶的舒适度和效率以及提供随时随地的Internet访问等方面具有重要意义。车辆网络在节点移动强度和节点移动方式上的特性已为研究者所熟知，但车辆网络（尤其城市）独特的高密度拥塞和低密度间歇连通并存的密度分化特征并没有引起足够重视，尤其是密度分化自适应机制的研究很少，使得已有研究成果与实际应用存在不小差距。.数据分发和数据传递是车辆网络中最为基础的两种通信模式。本课题着重研究具有密度分化自适应能力的数据分发和数据传递算法及其相关技术，包括研究数据分发的两级体系结构；研究数据传递延迟和丢包模型的一般性理论；研究自适应密度分化机制和数据分发和传递方案。我们希望本课题能在理论模型和数据分发与传递算法上有所突破，促进车辆网络的实际部署应用，并为后续研究奠定基础。

本课题组首先针对车辆网络密度分化问题对连通性的影响，研究了车辆网络在高密度和低密度环境下的连通性理论模型，模型可以通过车辆密度和通信半径判断网络整体连通性的好坏，能够为车辆网络部署、通信参数的选择和协议设计提供理论指导；针对地图在车辆网络密度分化中的重要作用，课题组研究了地图相关特性、车辆密度分化和连通性之间的关系，提出的虚节点地图覆盖率和虚拟连通分支数指标较好的反映了地图对车辆网络连通性的影响。课题组随后围绕车辆网络的数据转发问题开展了密度分化车辆网络中的数据分发架构、数据分发算法、数据传递算法和相关评估方法的研究。课题组首次提出的基于流动基础设施的双层数据分发架构，可同时满足低密度下的长距离通信和高密度下的节点协调使用网络资源的需求。课题组在数据分发、传递策略上取得了丰富的成果，包括数据精度随距离自适应变化的数据融合算法、不同密度下高效工作的bloom filter的数据分发算法、适应高速移动的数据传递算法DART以及提高高密度网络效率的数据汇聚算法DA2RF等。解决了两级架构的融合，完成了节点运动特征的传递模型设计和密度自适应机制的探索，达到了申请提出的研究目标。. 同时，课题组跟踪车辆网络相关领域最新的前沿动向。针对网络容量低和QoS性能差的难题，开展了网络信道资源分配研究，提出了适应车辆密度分化的信道动态分配策略，无中心多信道感知无线电网络的异步跳频策略，利用种群竞争模型的异构网络信道资源协调机制，以及基于无线链路内速率调节策略。随着手持设备和3G网络的普及趋势，车辆网络中如何利用手持设备成为热门问题，对此开展了车辆网络相关的手机应用和3G网络测量研究，并开发了和车辆网络密切相关的安全行驶应用系统。. 三年的研究，课题组发表了20多篇相关论文（多数EI检索，少量SCI检索）；申请专利3个，其中获授权2个；培养博士生2名（毕业1名），培养硕士研究生7名（毕业4名），促进了人才队伍的建设。无论是取得的实质性研究成果，还是成果的表现都超额完成了相关研究任务，对车辆网络的密度自适应机制做出了重要的深入探索。课题组原创提出的“基于流动公共基础设施”和“车辆网络密度分化”自底向上开展的一系列研究成果既自成体系，解决了利用公共流动设施部署实际车辆网络涉及的优化网络容量、实现大规模实时数据分发的关键问题，对车辆网络技术的研究有很好的参考作用。