[发明专利]VANET中一种基于负载均衡的竞价博弈方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域。针对车联网(vehicle Ad Hoc Network，VANET)城市场景下AP(Access Point，AP)的负载不均衡问题，根据伯川德博弈和伯川德悖论提出一种新的竞价博弈方法。

背景技术

VANET城市场景中，当多个AP共存于同一个公共热点区域时，它们之间由于相互竞争同一组车辆而可能发生负载不均衡现象，这种不均衡可能会降低资源利用率以及AP的服务质量，影响网络性能。为了缓解这种不均衡，研究人员提出了许多方法解决该问题。

现阶段提出的解决负载均衡方法主要存在一下几个问题：1）不符合VANET的高移动性等特点。由于VANET的高移动性、网络拓扑变化频繁等特点，因此提出的解决方案应该符合VANET的这些特性，（IEEE 802.11接入网中AP选择博弈的稳定性和公平性，Li-Hsing Yen, Jia-Jun Li, and Che-Ming Lin, “Stability and fairness of AP selection games in IEEE 802.11 access networks”, IEEE Transactions On Vehicular Technology, Vol. 60, pp. 1150 - 1160 , 2011）没有考虑WSs的移动性。（无线局域网中的AP选择策略分析，Y. Fukuda, A. Fujiwara, M. Tsuru, and Y. Oie, “Analysis of access point selection strategy in wireless LAN,” VTC Fall, Vol.4, pp: 2532 – 2536, 2005）中要求所有MUs（Mobile Users）的速率相等，即不考虑多速率情况。这两种情况都不符合VANET的高速移动特性。2）解决方案计算复杂，需要相关的软硬件。（无线局域网中基于“细胞呼吸”的负载均衡策略，Yigal Bejerano, Seung-Jae Han,”Cell Breathing Techniques for Load Balancing in Wireless LANs”, IEEE Transactions on Mobile Computing, Vol.8 No.6, 2009）提出的方法需要相关软件更新AP的传输功率，（无线局域网中基于联合控制方案的公平性和负载均衡性，Yigal Bejerano, Seung-Jae Han , Erran, “Fairness and Load Balancing in Wireless LANs Using Association Control”, MobiCom, pp. 560 - 573 , 2004）提出的算法是NP-hard问题，需要一种专门的processing infrastructure进行集中计算。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在VANET城市场景下，提供一种适应VANET节点（车辆）快速移动、网络拓扑变化频繁、节点数目众多且分布不均匀等实际问题的保证AP负载均衡的竞价博弈方法。

本发明的技术方案如下：

由于AP一般布设在车辆密度大的地区，如交叉路口、超市、加油站等，本发明通过分析十字路口处绿灯亮的时间段内车辆的真实移动过程，提出了一种保证AP负载均衡性的竞价博弈方法。

针对VANET的高速移动性，本发明首先把绿灯亮的总时间划分成N个时间片，每个时间片AP根据竞价博弈方法求出价格，当前时间片的竞价受上一个时间片竞价结果的影响，因此整个过程是一个动态重复博弈模型，最后得出的动态博弈纳什均衡解即为AP的价格策略，根据该策略控制车辆的选择，保证AP的负载均衡。

该方法主要包括四部分：场景模型，几何场景模型，信道模型，博弈模型。本发明的具体步骤如下：

(1)建立十字路口场景模型

十字路口场景中包括n辆车和两个AP，车是源节点，AP是目的节点，每辆车都安装有通信设备和全球定位系统 (Global Positioning System，GPS)，只考虑车与接入点（Vehilce-to-Access Point，V2A）的通信，不考虑车与车（Vehilce-to-vehicle，V2V）的通信，车辆在十字路口处有三种通行方式：直行，右转，左转。当车辆进入AP的传输范围时，AP会周期性的向车辆广播beacon信息，车辆根据beacon可获得当前AP的状态、车辆所在网络状态等信息。