智能交通系统中的准入控制算法研究

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1、智能交通系统中的准入控制算法研究摘要：无线网络传输数据因具有低成本高效率的优点，在智能交通领域得到广泛应用。然而智能交通拥有数据突发性强和拓扑范围广的特点，为无线网的准入控制带来了巨大挑战。采用FACP算法（FilteringAwareAdmissionControlProtocol），在准入控制路由寻找阶段增加初级准入控制，以减少数据传输范围，并在路由回复阶段将资源预留淘汰功能放入准入控制以解决数据突发问题。与传统的DSR、CACP准入控制等算法进行对比实验，结果表明，采用FACP算法较现有的准入控制具有

2、更大的优势。关键词：智能交通；无线网；准入控制；路由寻找阶段；路由回复阶段DOIDOI：10.11907/rjdk.151324中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：16727800（2015）006006504基金项目基金项目：国家自然科学基金项目（61170277）；上海市教委科研创新重点项目（12zz137）；上海市一流学科建设项目（S1201YLXK）作者简介作者简介：潘海龙（1988-），男，上海人，上海理工大学光电信息与计算机工程学院硕士研究生，研究方向为无线网络、P2P；陈世平（196

3、4-），男，12浙江绍兴人，博士，上海理工大学光电信息与计算机工程学院教授，研究方向为计算机网络通信、数据库与知识库、信息系统研究和开发。1问题提出随着科技与经济的发展，减少交通拥堵是各国政府致力解决的难题之一。智能交通能在多方面增强交通基础设施，如利用每个交叉路口的传感器接收信息并建立实时交通图，驾驶员通过此信息可以找到通往目的地的最佳路径。智能交通的智慧节点与交通灯结合，通过优化交通灯工作状态，提高道路车辆吞吐量。因智能交通需在所有交叉路口设置智能节点，如果用有线技术传输实时数据需要大规模开挖路面，铺设

4、通信光缆以及连接交叉路口至控制室的各种设备，成本过大，因此，需在智能交通中采用无线网技术[1]。在无线网技术中任何一个节点发送数据都会竞争信道，从而影响其它节点的正常通信。为防止新的数据流消耗过多资源影响到正常通信，引入了准入控制，然而，智能交通的独特性给无线网中的准入控制带来了挑战。12挑战一：智能交通因需要覆盖整个城市，无线拓扑非常广，无线结点众多，这对于通过单纯广播方式完成准入控制代价是巨大的。假设结点传输范围R为传输范围内的结点密度，传统的准入控制规定每一结点收到路由寻找消息后，要将此消息再次转发给

5、其传输范围内的所有节点，以此类推到经过n跳到达目标结点时会收到路由寻找信息，因此在整个路由寻找阶段，路由寻找信息将被发送n次。由此可发现，仅通过单纯广播来实现路由寻找的通信代价是巨大的；挑战二：早晚高峰时间交通状况较复杂，数据突发情况多，这时多个发送结点同时分享相同资源节点和目标节点可能性增大，不同数据流在相同结点进行准入控制以及资源预留的时间间隔变短，这时如果较低优先级的数据流通过了准入控制并产生了资源预留，高优先级的却因资源已被预留而被拒绝准入，这将对服务质量产生极大影响。为解决上述问题，本文通过改进路

6、由寻找阶段和路由回复阶段的准入控制，来适应智能交通系统对无线网的新要求。2文献综述12目前在准入控制算法中最常用的是DSR动态路由寻找，见参考文献[34]，[6]，[89]，[11]。它采用单纯的广播方法发送路由寻找请求，但是在传输范围广的情况下传输代价很大，这显然不适合智能交通。在路由回复阶段，带宽预测有3种不同的研究：①用空闲的带宽作为评估可用带宽的标准，这个方法不支持优先级[23]。然而在智能交通中，通信数据拥有优先级，比如交通指示灯数据比实时视频数据重要，需要优先保证其通信[47]；②通过估计信道的

7、访问时间来估计可用带宽数，然而在新数据流还没到达前可用带宽的预估数是大于实际的[810，12]；③根据本地通信状况如竞争窗口大小、帧大小以及网络拥塞忍耐状况确定可用带宽[11]。这个方法的好处在于它权衡了本地通信状况以及对邻居节点的影响，给出了可用带宽预估方法。但是，这几种方法都忽视了数据突发情况下资源预留对可用资源预估的影响，这种缺陷对于具有数据突发特性的智能交通来说是致命的。为解决以上问题，本文提出了FACP算法。3FACP算法无线准入控制由路由寻找和路由回应两部分组成。传统的无线准入控制在路由寻找过程

8、中都采用了DSR动态路由算法。此路由算法是：发送者广播路由寻找请求，传输范围内的所有接受者收到请求信息并检测自身是否为目标节点，不是则将地址放入路由记录并再次广播，直至到达目标节点。由于智能交通智慧节点多且覆盖范围广，仅靠广播方式寻找路由通信代价是巨大的。传统路由在回应阶段忽视了数据突发情况下对可用带宽预估的改变因素，数据突发情况下多个发送节点几乎同时分享相同资源点和目标节点间的路径和节点可能性增大，低优先级因比