车载自组织网络路侧单元的优化部署与调度理论和方法研究

This project considers the roadside-unit (RSU) deployment and scheduling optimization problems in vehicular ad hoc networks (VANETs), systematically studies the RSU deployment optimization theory and methods under different road scenarios, vehicular density distribution and mobility model, users' traffic distribution and quality of service (QoS) requirements, and respectively proposes RSU deployment optimization models and efficient optimization algorithms with different optimization objectives, including cost minimization, capacity maximization, access delay minimization, and connectivity maximization. Moreover, an analytical model is also proposed for estimating the maximum distance between a couple of RSUs in RSU deployment optimization. Based on the study of RSU deployment optimization, this project further studies the impact of different users' traffic demands and QoS requirements on the number of RSUs deployed and their energy consumption, proposes an energy-consumption minimized RSU scheduling method and an energy-efficient RSU adaptive scheduling mechanism that meets users' traffic demands and delay requirement. Moveover, an analytical model for quantitatively analyzing the RSU energy consumption and the data delay in the proposed energy-efficient RSU adaptive scheduling mechanism. Through the study of this project, it is expected to make certain breakthrough progresses in the area of RSU deployment and scheduling theory and methods for VANETS and achieve a certain number of original research results with international influence.

本项目针对车载自组织网络中路侧单元的优化部署和调度问题，系统研究不同道路场景、车辆密度分布和移动性模型、用户业务分布和服务质量要求条件下的路侧单元优化部署理论和方法，分别提出以成本最小化以及传输容量、接入延迟和网络连通度等性能最优化为设计目标的优化部署模型及其高效优化算法，并研究和提出RSU最大部署间距理论估算模型。在研究RSU优化部署的基础上，进一步研究不同用户业务量需求和服务质量要求对工作路侧单元数目及其能耗的影响，提出在满足用户业务量需求和延迟要求条件下路侧单元的节能优化休眠调度模型以及高能效自适应休眠调度机制，并研究和提出RSU自适应调度机制的能量与延时定量分析模型。通过本项目的研究，力图在车载自组织网络路侧单元的优化部署与调度理论和方法方面取得一些突破性进展，产生一批具有国际影响力的原创性研究成果。

车载自组织网络路侧单元（RSU）的优化部署和节能调度是车载网络设计与规划中的重要问题，对于车载网络的部署成本、传输性能和服务质量都将产生很大影响。本项目针对车载自组织网络RSU的优化部署和节能调度问题，系统研究了RSU优化部署和节能调度理论和方法，研究内容包括面向成本最小化的RSU优化部署方法、面向性能最优化的RSU优化部署方法和面向能耗最小化的RSU调度方法三个主要方面。课题组在充分调查车载自组织网络RSU优化部署与节能调度国内外研究现状的基础上，紧紧围绕项目确定的研究内容、研究目标以及拟解决的关键技术问题，展开项目的研究工作。在项目执行过程中，首先对相关的基础性技术问题展开研究，主要包括网络连通性、媒介接入控制（MAC）协议、路由协议等方面。在此基础上，研究了以成本最小化以及传输容量、接入延迟和网络连通度等性能最优化为设计目标的优化部署模型，提出了RSU 最大部署间距理论估算模型以及基于中心型的优化部署方法和低延迟优化部署方法。同时，研究了不同用户业务量需求和服务质量要求对处于工作状态的RSU数目及其能耗的影响，提出了RSU自适应节能开关调度机制、基于最佳位置RSU调度机制、最小负载RSU关闭优先调度机制以及一种RSU节能调度能量效率分析模型。. 本项目在车载自组织网络RSU优化部署和节能调度理论和方法方面，取得了一批创新研究成果。截止本项目结束，课题组已发表相关国际期刊论文7篇和国际会议论文13篇，申请国家发明专利2项，超额完成了项目预期的研究成果指标。在项目执行期间，课题组与多所国内外高校和研究机构开展了广泛的研究合作与学术交流活动，有效地促进了项目的研究工作。在人才培养方面，先后有4名博士研究生和8名硕士研究生作为课题组成员直接参与了本项目的研究工作。总体而言，本项目及其研究成果在车载自组织网络RSU优化部署和节能调度理论和方法研究方面起到了积极的促进作用。