一种基于雾计算的车联网快速优化方法技术

本发明专利技术公开一种基于雾计算的车联网快速优化方法,涉及车联网络部署规划领域；将网络拓扑结构的优化分为两方面，首先要满足节点和链路的网络拓扑结构；其次针对网络的优化目标，满足网络部署总成本最小的要求；将整个网络部署成本最小的问题，转化为网络总体链路和网络设备的成本和最小的问题；将网络划分为三段，路侧单元（RSU）与雾设备的连接（fog）,雾设备与网关（gw）的连接，网关与云设备的连接，使用启发式的连接方式在满足网络连接的必需条件下，使总成本最小，且优化了网络速度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于雾计算的车联网快速优化方法
本专利技术公开一种基于雾计算的车联网快速优化方法,涉及车联网络部署规划领域。
技术介绍
雾计算(FogComputing)，在该模式中数据、数据处理和应用程序集中在网络边缘的设备中，而不是几乎全部保存在云中，是云计算(CloudComputing)的延伸概念。雾计算并非由性能强大的服务器组成，而是由性能较弱、更为分散的各类功能计算机组成，渗入工厂、汽车、电器、街灯及人们物质生活中的各类用品。雾计算是以个人云，私有云，企业云等小型云为主，以量制胜，强调数量，不管单个计算节点能力多么弱都要发挥作用。雾计算才使得很多业务可以部署。比如:车联网。车联网的应用和部署要求有丰富的连接方式和相互作用。车到车，车到接入点，接入点到接入点。雾计算能够为车联网的服务菜单中的信息娱乐，安全，交通保障等服务，但由于其网络结构复杂，在大规模网络环境下进行网络优化使用传统的优化算法速度较慢。而本专利技术提供一种基于雾计算的车联网快速优化方法，将网络拓扑结构的优化分为两方面，首先要满足节点和链路的网络拓扑结构；其次针对网络的优化目标，满足网络部署总成本最小的要求；将整个网络部署成本最小的问题，转化为网络总体链路和网络设备的成本和最小的问题；将网络划分为三段，路侧单元（RSU）与雾设备的连接（fog）,雾设备与网关（gw）的连接，网关与云设备的连接，使用启发式的连接方式在满足网络连接的必需条件下，使总成本最小，且优化了网络速度。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于雾计算的车联网快速优化方法，具有通用性强、实施简便等特点，具有广阔的应用前景。本专利技术提出的具体方案是：一种基于雾计算的车联网快速优化方法：在RSU节点的覆盖范围内，车辆节点选择距离最近的RSU节点进行通信，再根据每个RSU节点所连接的车辆节点数目，去除及再分配覆盖车辆节点较少的RSU节点，直到获得RSU节点的最优数目；将获得的RSU节点、雾设备节点、网关节点按照距离就近原则分别进行选择，形成网络的初始连接，RSU节点与雾设备节点形成rsu-fog集合，雾设备节点与网关节点形成fog-gw集合，计算网络部署总成本；分别比较rsu-fog集合与成fog-gw集合大小，去除子节点最小的集合，形成新的网络拓扑，并计算网络部署总成本；在新的网络拓扑中，满足网络节点连通又在容量约束的情况下，重复比较集合的大小，去除最小集合，并计算每次去除最小集合后的网络部署总成本，选取总成本中的最小值，为最优网络部署。所述每个RSU节点所连接的车辆节点数目作为集合，将每个集合与RSU节点自身容量进行比较，对不超过容量限制的RSU节点判断为覆盖车辆节点较少的RSU节点，进行再分配。进行再分配的具体过程为：按照集合大小进行排列，在满足RSU节点通信距离的约束下，去除覆盖车辆节点数目最少的RSU节点，重复对没有达到容量限制的RSU节点进行整合，直至满足RSU节点的容量约束。所述RSU节点选择距离就近的雾设备节点进行连接，根据雾设备节点的服务量大小，选择不同的配置类型，形成rsu-fog集合。预先计算车联网各层网络的节点中任意两节点之间的距离。所述的方法，具体步骤为：步骤1：网络初始化，将各层网络的节点输入到候选区域，计算任意两节点之间的距离并保存，并参数初始化；步骤2：对场景中所有的车辆节点就近选择满足其通信范围内的RSU节点；步骤3：根据RSU节点所连接的车辆节点的数目与其自身容量进行比较，对不超过容量限制的RSU节点，进行再分配，获得RSU节点的最优数目；步骤4：获得的RSU节点选择距离就近的雾设备节点进行连接，形成rsu-fog集合；雾设备节点选择距离就近的网关节点进行连接，形成fog-gw集合；步骤5：计算网络部署的总成本；步骤6：对步骤5得到的集合rsu-fog和集合fog-gw，比较不同的集合大小，去除子节点最小的集合，形成新的网络拓扑，计算网络部署总成本；在新的网络拓扑中，满足网络节点连通又在容量约束的情况下，重复比较集合的大小，去除最小集合，并计算每次去除最小集合后的网络部署总成本；步骤7：分别比较每次得到的网络部署总成本大小，选取最小值网络部署的最终总成本；步骤8：输出网络部署结果。本专利技术的有益之处是：本专利技术提供一种基于雾计算的车联网快速优化方法，在RSU节点的覆盖范围内，车辆节点选择距离最近的RSU节点进行通信，再根据每个RSU节点所连接的车辆节点数目，去除及再分配覆盖车辆节点较少的RSU节点，直到获得RSU节点的最优数目；将获得的RSU节点、雾设备节点、网关节点按照距离就近原则分别进行选择，形成网络的初始连接，RSU节点与雾设备节点形成rsu-fog集合，雾设备节点与网关节点形成fog-gw集合，计算网络部署总成本；分别比较rsu-fog集合与成fog-gw集合大小，去除子节点最小的集合，形成新的网络拓扑，并计算网络部署总成本；在新的网络拓扑中，满足网络节点连通又在容量约束的情况下，重复比较集合的大小，去除最小集合，并计算每次去除最小集合后的网络部署总成本，选取总成本中的最小值，为最优网络部署；本专利技术基于雾计算，利用对车联网各网络层次，结合比对节点的集合，找出网络部署成本最小的部署方案，达到优化车联网的目的。附图说明图1本专利技术方法流程示意图。具体实施方式本专利技术提供一种基于雾计算的车联网快速优化方法：在RSU节点的覆盖范围内，车辆节点选择距离最近的RSU节点进行通信，再根据每个RSU节点所连接的车辆节点数目，去除及再分配覆盖车辆节点较少的RSU节点，直到获得RSU节点的最优数目；将获得的RSU节点、雾设备节点、网关节点按照距离就近原则分别进行选择，形成网络的初始连接，RSU节点与雾设备节点形成rsu-fog集合，雾设备节点与网关节点形成fog-gw集合，计算网络部署总成本；分别比较rsu-fog集合与成fog-gw集合大小，去除子节点最小的集合，形成新的网络拓扑，并计算网络部署总成本；在新的网络拓扑中，满足网络节点连通又在容量约束的情况下，重复比较集合的大小，去除最小集合，并计算每次去除最小集合后的网络部署总成本，选取总成本中的最小值，为最优网络部署。结合附图对本专利技术做进一步说明。利用本专利技术方法，具体执行步骤如下：步骤1：网络初始化，首先将各层网络的节点输入到候选区域，计算任意两节点之间的距离并保存到距离矩阵D中，并对参数进行初始化；步骤2：车辆节点就近选择RSU节点；在满足网络连接条件的同时，对场景中所有的车辆节点就近选择满足其通信范围内的RSU节点，每个RSU节点包含的车辆节点作为一个集合，集合的大小由RSU所连接的TP数目来衡量；步骤3：重新选择RSU节点；将RSU节点的集合大小和自身容量进行比较，对不超过容量限制的RSU节点，进行再分配，具体操作为，对步骤2所得到的集合，按照集合大小进行升序排列，在满足RSU通信距离的约束下，去除覆盖TP数目最少的RSU，重复步骤2，对没有达到容量限制的RSU进行整合，直至满足RSU的容量约束，将选择后的RSU节点放到数据集合中；步骤4：生成网络有线连接部分的有向无环图：在满足容量及距离约束的条件下，RSU节点选择距离就近的雾设备节点进行连接，形成rsu-fog集合，并根据雾设备的服务量大小，选择不同的配置类型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于雾计算的车联网快速优化方法，其特征是在RSU节点的覆盖范围内，车辆节点选择距离最近的RSU节点进行通信，再根据每个RSU节点所连接的车辆节点数目，去除及再分配覆盖车辆节点较少的RSU节点，直到获得RSU节点的最优数目；将获得的RSU节点、雾设备节点、网关节点按照距离就近原则分别进行选择，形成网络的初始连接，RSU节点与雾设备节点形成rsu‑fog集合，雾设备节点与网关节点形成fog‑gw集合，计算网络部署总成本；分别比较rsu‑fog集合与成fog‑gw集合大小，去除子节点最小的集合，形成新的网络拓扑，并计算网络部署总成本；在新的网络拓扑中，满足网络节点连通又在容量约束的情况下，重复比较集合的大小，去除最小集合，并计算每次去除最小集合后的网络部署总成本，选取总成本中的最小值，为最优网络部署。

【技术特征摘要】
1.一种基于雾计算的车联网快速优化方法，其特征是在RSU节点的覆盖范围内，车辆节点选择距离最近的RSU节点进行通信，再根据每个RSU节点所连接的车辆节点数目，去除及再分配覆盖车辆节点较少的RSU节点，直到获得RSU节点的最优数目；将获得的RSU节点、雾设备节点、网关节点按照距离就近原则分别进行选择，形成网络的初始连接，RSU节点与雾设备节点形成rsu-fog集合，雾设备节点与网关节点形成fog-gw集合，计算网络部署总成本；分别比较rsu-fog集合与成fog-gw集合大小，去除子节点最小的集合，形成新的网络拓扑，并计算网络部署总成本；在新的网络拓扑中，满足网络节点连通又在容量约束的情况下，重复比较集合的大小，去除最小集合，并计算每次去除最小集合后的网络部署总成本，选取总成本中的最小值，为最优网络部署。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述每个RSU节点所连接的车辆节点数目作为集合，将每个集合与RSU节点自身容量进行比较，对不超过容量限制的RSU节点判断为覆盖车辆节点较少的RSU节点，进行再分配。3.根据权利要求2所述的方法，其特征是进行再分配的具体过程为：按照集合大小进行排列，在满足RSU节点通信距离的约束下，去除覆盖车辆节点数目最少的RSU节点，重复对没有达到容量限制的RSU节点进行整合，直至满足RSU节点的容量约束。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹青山，于治楼，张爱成，
申请(专利权)人：济南浪潮高新科技投资发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37