[发明专利]一种车联网频谱分配方法及设备

说明书

本发明公开了一种车联网频谱分配方法及设备，本发明根据车辆的移动特性对车辆进行分组，并通过设置车辆信息转发协议来规范车辆的信息发送行为，从而避免了车辆在较小范围内同时转发信息，提高信息的转发效率，减少网络拥堵量。并且根据每个节点的发送状态以及每次信道选择的奖励值，使用预先训练好的深度强化学习网络的为所有需要发送信息的车辆完成动态信道接入的最优决策，以增加信道的利用率，减少因争抢信道而产生的数据丢失，在降低了频谱冲突的风险的同时也最小化了现有信道的空闲率，从而避免了“广播风暴”的出现。

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种车联网频谱分配方法及设备。

背景技术

车辆自组织网络(VANET)也称车联网，是一种具有无中心、自组织、多跳和动态等特点的网络结构。VANET共提供三种通信方式：车对车、车对人和车路边单元，这些通信方式统称为“V2X”通信方式。该类服务是基于各类车载设备和应用程序而实现，其构成的智能交通系统(ITS)，有助于降低交通拥堵和事故的风险。车辆通过外围的车载设备可以与其他车辆、个人移动设备和路边单元直接发送信息或以多跳转发的形式完成信息传输。车辆位置的频繁变化为网络带来了灵活性和可扩展性，但同时也为网络拓扑的维护增添了难度。当某路段内行驶车辆较少时，一站式传输可能因为接收方与发送信息的节点的距离过远而导致传输链路中断。另一种情况下，在车辆密集的路段中，若采用传统的转发模式辅助车辆完成信息传输可能会造成“广播风暴(broadcast storm)”。其次，有限的频谱资源可能无法满足巨大的车辆通信需求。随着物联网的兴起，车辆的密度和设备的种类已大幅度增加，这进一步增加了无线频谱环境的动态性和复杂性，从而影响了V2X通信的效率。

现有的VANET广播方式主要分为：基于概率的转发、基于位置的转发、基于距离的转发和基于簇的转发等，这些广播转发的范方式都从不同方面解决了车辆转发信息时可能出现的问题，提高了信息传播效率。随着车辆数量的增多，信息的发送量也在成倍增长，因此在频谱分配方面出现了使用深度强化学习(DRL)完成多个次用户信道选择的动态频谱接入的方法。该方法将循环网络的记忆功能与DRL的控制决策能力结合对动态频谱接入策略进行研究。或使用卷积神经网络以频谱图谱(spectrum waterfall)为输入，提取信道状态信息后使用Q函数选择最优发射频率达到抗干扰的频谱分配。

然而，在车辆在行驶过程中VANET结构快速变化，路况复杂，单独的从车辆的某种性能特点出发难以全面的解决车辆移动发送信息过程中可能出现的问题。其次，固定的转发模式限制了信息发送的灵活性与传播范围的广度，随着车辆数量的增多，信息转发量增大，现有的频谱分配方法难以在大规模状态空间下实时做出快速、正确的频谱分配决策，导致“广播风暴”的发生。

综上所述，现有的频谱分配方法，存在着难以在大规模状态空间下实时做出快速、正确的频谱分配决策，导致“广播风暴”发生的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种车联网频谱分配方法及设备，用于解决现有的频谱分配方法，存在着难以在大规模状态空间下实时做出快速、正确的频谱分配决策，导致“广播风暴”发生的技术问题。

本发明提供的一种车联网频谱分配方法，所述方法适用于预先训练好的深度强化学习网络，方法包括以下步骤：

S1：确定车辆中发送信息的车辆以及接收信息的车辆，将发送信息的车辆作为源节点，将接收信息的车辆作为目标节点；

S2：根据车辆的移动特性，计算其他车辆与源节点之间的相似性，根据相似性对车辆进行分组，使得每个源节点从自身所在的分组内选择其他车辆作为中继节点；

S3：设定车辆信息转发协议；

S4：令每个分组内的源节点以及中继节点从可选信道中任意选择一个信道，根据所选择的信道以及车辆信息转发协议将源节点发出的信息转发至目标节点；

S5：获取此次信息发送过程中每个节点的信息发送情况；