异构车联网协作数据传输关键技术的建模分析及优化算法研究

Vehicular ad hoc network (VANET) is the information service supporting of intelligent transportation system. Its complex network structures, distinct network characteristics and diverse application services all challenge the research and development of communication technologies. This project aims to high-performance communication technologies of VANET and it fully takes network characteristics and application forms into consideration to resolve three key issues: (1) Game-based modeling analysis of broadcast efficiency and study of optimization data broadcasting algorithm; (2) Study of bargain game-based node cooperative transmission algorithm; (3) Study of self-adaptive data transmission algorithm for heterogeneous VANETs. The main contributions of this project are: (1) It deeply analyzes the broadcast efficiency with the fundamental theory method, which is the theoretical foundation of optimization broadcasting design; (2) It studies the node cooperation of hybrid data transmission based on modeling, and gives the way to obtain optimal strategy of node cooperation; (3) It uses “three-phase” study method to design self-adaptive data transmission algorithm. This project has the forward-looking and reference for the development of VANET, and provide powerful theoretical support and application security to improve the data transmission technologies of VANET.

车联网是智能交通系统的信息服务支撑，其网络结构复杂、网络特点鲜明、应用服务多样，给相关通信技术的研究和发展带来了许多挑战。本项目致力于车联网信息服务中的高效数据传输技术，充分结合网络特点和应用形式，主要开展三项研究工作：（1）基于博弈建模的广播效率分析及广播优化算法研究；（2）基于议价博弈的节点协作传输算法研究；（3）车联网异构环境下自适应数据传输算法研究。本项目的主要贡献有：（1）从基础理论层次上对广播效率问题进行了深入分析，为优化数据广播提供了理论依据；（2）对混合式数据传输中节点协作进行了建模研究，给出了获得最优的节点协作策略的方法；（3）使用“三段式”研究方法设计自适应传输算法。本项目工作对于车联网的发展具有前瞻性和借鉴性，能够为车联网数据传输技术的完善提供有力的理论支持和应用保障。

车联网是边缘计算的一种典型应用，对智能交通系统的信息服务具有基础支撑作用。.本项目对车联网信息服务中的高效数据传输技术展开深入研究，主要工作包括：（1）针对广播效率问题，研究与设计基于博弈理论的广播行为建模及广播优化算法；（2）针对节点协作传输问题，研究与设计基于社会网络分析的节点协作传输算法；（3）针对数据传输方式对网络环境的自适应问题，研究与设计车联网异构环境下自适应数据传输算法。.在广播效率问题的研究中，首先完成了数据广播的建模工作，将车联网中的数据广播问题建模为混合策略博弈，该模型能够对广播过程中节点间的相互关系及影响进行准确描述；其次，通过理论推导得到该模型的纳什均衡条件，在该条件下各节点具有唯一的最优行为；最后，利用建立的博弈模型以及得到的纳什均衡，结合不同的应用场景，提出两种概率广播优化算法，提高了广播效率。.在节点协作传输问题的研究中，首先考虑车联网节点行为的特点，提出一种基于社会网络分析的节点间“强连接”关系图的构建算法，利用该算法可以在延迟约束条件下根据要求构建节点间的“强连接”关系图；然后，基于构建的“强连接”关系图，提出了一种节点协作的数据传输算法，该算法可以使用连续中继和非连续中继两种方式进行数据传输，有效地减小了数据传输延迟。.在数据传输自适应问题的研究中，首先从节点行车距离、节点密度和节点相对位置三个方面提出了三种传输延时评估算法；然后，设计了一种多场景自适应的车联网数据传输算法，在算法中节点能够根据网络场景的变化，自适应地调整传输策略，提高数据传输的效率。.以上工作的开展和相关成果的取得完成了本项目拟定的研究内容，相关成果主要以论文、学术专著和专利的形式进行发表。.本项目中提出的模型、算法以及得到的关键数据和结果可以为车联网数据传输技术的相关研究和优化提供一种借鉴，对于促进智能交通系统的发展起到一定的积极作用。