【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车联网，尤其涉及一种车联网中基于发射功率和信标消息发送速率的控制方法。
技术介绍
1、车联网(vehicular ad hoc networks，简称vanets)是一种无线通信网络，用于车辆之间的通信。vanets通常用于实现车辆之间的信息交换，提高交通安全、提供娱乐和信息服务，以及改进交通管理。然而在vanets中，有效的资源分配是关键挑战之一。
2、传统的资源分配算法往往难以实现网络效用的最大化，同时保持资源的公平分配。资源分配的不公平性可能导致一些车辆在通信中受到不公平的待遇，车辆无法获得所需的服务质量。因此，有必要开发一种方法，旨在最大化网络效用并同时实现资源的公平分配。
3、现有论文《基于网络效用最大化的车联网功率控制算法》(计算机应用，2017年)，针对车联网信道拥塞问题，提出一种分布式加权公平功率控制(distributed-weightedfair power control，d-wfpc)方法。该方法基于网络效用最大化(num)模型建立功率控制优化问题，然后通过对偶分解和迭代法进行求解，实现了动态调整发射功率。但仅依靠发射功率这一个参数进行网络效用最大化求解显得并不合理，例如网络效用最大化除了受发射功率影响，也与信标消息的发送速率有关。
4、现有论文《基于网络效用最大化的无线网络资源分配研究》(知网博士生论文，2012年)，为了对效用函数这一非凸函数进行最大值求解，作者基于随机对偶理论和粒子群优化方法，给出了一个动态信标消息的发送速率和发射功率的分配算法，从而
5、综上，一方面现有技术仅仅调节发射功率以最大化网络效用不够合理，另一方面粒子群算法求解网络效用函数这一非凸问题时存在局部最优解问题，如何解决上述技术问题为本专利技术面临的课题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种车联网中基于发射功率和信标消息发送速率的控制方法，本专利技术解决了在保持网络效应最大化的前提下保持资源分配的公平性问题，实现了提高vanets的性能和用户体验的优化设计。
2、本专利技术的思想为：本专利技术通过改进黑猩猩算法，对目标函数进行最优值的求解，并提出了四种可行方案，通过比较四种方案的延迟大小，最终选择延迟最低的方案作为最佳方案。
3、为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用技术方案具体为：一种车联网中基于发射功率和信标消息发送速率的控制方法，包括以下步骤：
4、s1：构建节点列表；所述节点列表由多条节点信息构成；
5、s2：确立目标函数；目标函数需要在网络效用函数的基础上，加入比例权重，以确保在网络效用最大化的同时，保证资源分配的公平性；
6、s3：改进黑猩猩优化算法；黑猩猩优化算法只适用于连续性函数的最优值求解，而目标函数则是离散非凸性函数，因此需要对原有算法进行改进；
7、s4：设计四种可实施方案；本专利技术为周期性调整发射功率和信标消息的发送速率，又将一个调整周期一分为二，分为前半周期和后半周期，故而本专利技术设计了四种方案，方案一为前后半周期均调整发射功率、方案二为前后半期均调整信标消息的发送速率、方案三为前半周期调整发射功率，后半周期调整信标消息发送速率以及方案四为前半周期调整信标消息的发送速率，后半周期调整发射功率；
8、s5：对四种方案分别求解获得最佳信标消息发送速率vbest以及最佳发射功率pbest；利用s3中的改进黑猩猩优化算法对目标函数进行求解，在每次迭代结束时，通过比较效用值，保留较大效用值对应的信标消息发送速率以及发射功率，直至达到最大网络效用值，迭代结束，此时保留的信标消息发送速率为最佳信标消息发送速率vbest，保留的发射功率为最佳发射功率pbest；
9、s6：计算四种方案对应的平均延迟tavg；通过节点列表进行统计数据的收发时间，平均传输时延则由数据包的总接收时间与总发送时间相减得到总延迟，再除以接收数据包的总数量计算得出；
10、s7：选择最优方案；通过对比四种方案下的延迟，选择延迟最小的方案作为最优方案。
11、进一步地，所述步骤s1包括以下步骤：
12、s11：所述消息列表包括第i辆车的车辆id、发射功率pi、信标消息发送速率vi、收发动作、数据包的发送时间和接收时间；
13、s12：所述车辆id用于区分不同车辆，收发动作指的是接收数据包或者发送数据包，数据包的发送时间和接收时间用于计算延迟。
14、进一步地，所述步骤s2包括以下步骤：
15、s21：本专利技术结合网络效用函数，加入比例权重，对效用函数的重新定义如下：
16、f(xi)＝wi·log(ui(xi))
17、其中，f(xi)表示第i辆车的加权比例公平效用值，wi表示第i辆车对应的权重，ui(xi)表示第i辆车对应的网络效用值。
18、s22：本专利技术是对整个网络的加权比例公平效用函数进行最大值求解，所以目标函数为：
19、
20、其中，n表示车辆节点总数。
21、进一步地，步骤s3包括以下步骤：
22、s31：将节点列表获得的第i辆车的信标消息发送速率vi和发射功率pi作为f(xi)的初始解xi＝(pi,vi)，则整个网络的加权比例公平效用函数的初始解向量为x＝[x1,x2,…,xn]，同时本专利技术加入权重向量w＝[w1,w2,…,wn]，然后开始计算初始解的加权比例公平效用值。
23、s32：在每一轮迭代中，选择第i辆车动态调整其发射功率pi和信标消息发送速率vi，重新计算新解的加权比例公平效用值，如果新解的效用值高于当前解的效用值，则选择并更新新解，并保留对应的发射功率和信标消息发送速率。
24、s33：如果达到预设的最大迭代次数或新解的效用值在连续多次迭代中没有提高或者提高幅度不足百分之一，则终止算法。
25、进一步地，步骤s6包括以下步骤：
26、s61：统计数据包的接收总数n，发送时间总和t1，以及接收时间总和t2；
27、s62：用接收时间总和减去发送时间总和计算得出总延迟，平均延迟则可用总延迟除以数据包的接收总数计算得出。进一步地，所述步骤s7包括以下步骤：
28、s71：若是方案一下的延迟最小，则发射功率调整为pbest，信标消息的发送速率不变；
29、s72：若是方案二下的延迟最小，则信标消息的发送速率调整为vbest，发射功率不变；
30、s73：若是方案三或者方案四下的延迟最小，则信标消息的发送速率调整为vbest，发射功率调整为pbest。
31、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
32、1、本专利技术综合考虑发射功率与信标消息的发送速率，将两者作为调节参数，改善了参数单一性问题。同时，为了更公平地分配资源，本专利技术采用了加权比例公平方法，使得发射本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种车联网中基于发射功率和信标消息发送速率的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种车联网中基于发射功率和信标消息发送速率的控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种车联网中基于发射功率和信标消息发送速率的控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种车联网中基于发射功率和信标消息发送速率的控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种车联网中基于发射功率和信标消息发送速率的控制方法，其特征在于，所述步骤S6包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种车联网中基于发射功率和信标消息发送速率的控制方法，其特征在于，所述步骤S7包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种车联网中基于发射功率和信标消息发送速率的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种车联网中基于发射功率和信标消息发送速率的控制方法，其特征在于，所述步骤s1包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种车联网中基于发射功率和信标消息发送速率的控制方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下步骤：
4.根据权...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。