一种基于时间信息的软件定义车辆网络的未来路由预测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于时间信息的软件定义车辆网络(SDVN)的未来路由预测方法。包括：根据车辆上传的状态信息和预处理好的路口信息，构建与当前车辆网络对应的隐马尔科夫模型(HMM)，路口为隐状态，车辆为显状态；根据此模型进行预测，主要分为两步：考虑多个参数的情况下，使用独有的算法生成最有可能的隐状态序列，即路口序列；由预测的路口序列，通过特有计算转化到显状态上，即车辆，联系起来即可获得高质量的预测后未来路由。此方法将时间图的概念带入到了路由计算中，比起过去将车辆网络视作一组静态图，时间图考虑了更多的时间信息，是预测后的路由更加符合真实场景，同时为下一步的路由计算等应用带来更多可能性。

A software defined route prediction method for vehicle network based on time information

【技术实现步骤摘要】
一种基于时间信息的软件定义车辆网络的未来路由预测方法
本专利技术属于无线通信
，应用于车联网，涉及一种基于时间信息的软件定义车辆网络的未来路由预测方法。
技术介绍
车载自组织网络(VANET)已经成为智能交通系统(ITS)中一种很有前途的架构。近年来已对其进行了大规模的研究。然而，传统的分布式系统管理方法已不再满足当今快速增长的需求。分布式方法中大量重复和冗余计算大大拖累了VANET的发展。因此，作为一种新颖的网络范例，软件定义车辆网络(SDVN)弥补了当前车辆通信架构所带来的不足。SDVN是一种新兴的体系结构，允许集中管理和分布式控制。其中规定转发规则的策略是集中的，而实际的转发规则处理分布在多个设备之间[3]。数据平面和控制平面之间的分离是SDVN的核心思想。在车辆网络情景下，数据平面指的是车辆，路边单元以及它们配备的传感器和发射器。控制平面是逻辑控制器，为数据平面上的每个元素提供服务。逻辑可编程控制中心可以实现分布式控制平面能够实现的所有功能。同时，它为数据传输控制提供了更大的灵活性。路由计算的任务主要由控制器执行。其周期性地从数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时间信息的软件定义车辆网络的未来路由预测方法，其特征在于：包括如下步骤，/n步骤一：构建隐马尔科夫模型HMM；以路口为隐状态，车辆为显状态，根据源车辆，目的地车辆和每个路口的历史路由，路口间距离和目的节点的距离关系，自适应地构建路口概率转换矩阵，再通过每个车辆与其归属路口的距离和历史路由构建路口-车辆概率转换矩阵；/n步骤二：根据生成的HMM，预测数量足够体现当前车辆网络特征的未来路由；将路口概率转换矩阵视为图，在上面执行Dijkstra最短路由算法，获得路口最优序列，之后将最优序列上的路口删除，再次执行Dijkstra算法，获得路口次优序列；将次优路口序列中的每个路口连接到最优路...

【技术特征摘要】
1.一种基于时间信息的软件定义车辆网络的未来路由预测方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：构建隐马尔科夫模型HMM；以路口为隐状态，车辆为显状态，根据源车辆，目的地车辆和每个路口的历史路由，路口间距离和目的节点的距离关系，自适应地构建路口概率转换矩阵，再通过每个车辆与其归属路口的距离和历史路由构建路口-车辆概率转换矩阵；
步骤二：根据生成的HMM，预测数量足够体现当前车辆网络特征的未来路由；将路口概率转换矩阵视为图，在上面执行Dijkstra最短路由算法，获得路口最优序列，之后将最优序列上的路口删除，再次执行Dijkstra算法，获得路口次优序列；将次优路口序列中的每个路口连接到最优路口序列的最近路口，路口最优序列和次优序列经过上文方法连接后形成路口序列；还原当前车辆网络状况的路口信息传输网络；
步骤三：根据步骤二中所述方法连接后的路口网络和路口-车辆概率转换矩阵，结合车辆历史路由和与其他车辆的距离信息，选举出每个路口处适合担任转发工作的车辆，将其做全连接，获得未来车辆路由时间图。


2.如权利要求1所述的一种基于时间信息的软件定义车辆网络的未来路由预测方法，其特征在于：获取三个与车辆网络数据传输相关的属性以用于路口概率转换矩阵的构建，所述的属性包括：
(1)路口的位置信息，该位置信息通过地图或GPS信息获得，将该位置信息进行预处理，计算每个路口对之间的距离，表示为dij，并将其以邻接矩阵存储；
(2)车辆路口下属信息，将源自路口i的每个路段平均分成两部分，更靠近路口i的那一半路段上的车辆被定义为在i的路口范围内；每个部分只负责来记录自己路段上车辆的数量和状态，使用路段的车辆密度来测量链路的稳定性；该公式为：



公式(1)中，代表着从路口i出发的路段sij上的车辆密度，指从路口i出发的路段sij上的车辆数量，表示路段sij的长度；
(3)历史路由信息，计算每个路口对的历史交叉路由指数ii，以构建状态转移概率分布矩阵A，该指数按以下公式实现；



在公式2中，iiij表示从路口i到路口j的历史路口路由指数，ti表示时刻i的时间值，是在时间h从路口i到路口j的路由有效值。


3.如权利要求2所述的一种基于时间信息的软件定义车辆网络的未来路由预测方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亮，郦铸辉，赵伟莨，林娜，拱长青，石峻岭，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21