基于組播通信的交通通信網(wǎng)絡(luò)研究

摘要：城市交通的快速發(fā)展，使得城市交通管理面臨的問題越來越多，傳統(tǒng)的交通管理系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代交通事業(yè)的發(fā)展需求，尤其是傳統(tǒng)的交通管理系統(tǒng)的組網(wǎng)方式屬于單播方式，這種方式無法保證其數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，而且也不能同時(shí)滿足多個(gè)需求段的需求，因此需要要選擇使用更為智能化的交通系統(tǒng)。本文首先對(duì)研究組播通信的交通通信網(wǎng)絡(luò)的必要性進(jìn)行了介紹，其次概述了Mesh結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型的相關(guān)理論，最后概述了其模型構(gòu)建，僅供交流使用。

關(guān)鍵詞：組播通信；交通通信網(wǎng)絡(luò)；研究

交通管理系統(tǒng)性能的強(qiáng)弱與其交通通信網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)弱有著直接的關(guān)系，而對(duì)交通通信網(wǎng)絡(luò)有著重大影響的是其組網(wǎng)方式，傳統(tǒng)的交通管理系統(tǒng)，之所以存著多種缺陷，主要是因?yàn)槠浣M網(wǎng)方式屬于單播，無法滿足過多的管理需求，因此需要研究一種更為先進(jìn)的組網(wǎng)方式，組播通信的方式值得考慮。

一、研究組播通信的交通通信網(wǎng)絡(luò)的必要性

現(xiàn)階段城市交通發(fā)展迅速，地上交通與地下交通相結(jié)合，為城市的各方面發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，但是但是因?yàn)槌鞘芯用衿嚀碛辛吭絹碓蕉啵瑐鹘y(tǒng)的交通管理方式顯然已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代城市交通的發(fā)展，因此需要研究出更為先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅要具有智能化的優(yōu)勢(shì)，還應(yīng)該具備信息化、綜合化的優(yōu)勢(shì)，只有如此，才能合理有序的管理城市交通。

目前我國(guó)各大城市幾乎都在應(yīng)用智能交通系統(tǒng)，這是我國(guó)城市交通管理取得進(jìn)步的顯著標(biāo)志，智能交通系統(tǒng)之所以能夠發(fā)揮出強(qiáng)大的功能，主要是因?yàn)槠浣煌ㄍㄐ啪W(wǎng)絡(luò)起到了關(guān)鍵性的作用，因此需要對(duì)交通通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)，認(rèn)真的研究，以此保證其各項(xiàng)性能都能達(dá)到智能系統(tǒng)的要求，尤其是組網(wǎng)方式以及通信效率等比較重要的性能，如果上述性能不夠優(yōu)良，其整個(gè)交通智能系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的安全隱患，而影響其使用效率。但是要想保證交通通信網(wǎng)絡(luò)的性能，首先應(yīng)該優(yōu)化系統(tǒng)的組網(wǎng)方式，也應(yīng)該適當(dāng)?shù)恼{(diào)整組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因?yàn)榻M網(wǎng)方式與結(jié)構(gòu)的不同，對(duì)智能交通系統(tǒng)的吞吐量以及傳輸能力都會(huì)產(chǎn)生差異，正是因?yàn)槿绱耍芏鄬＜覍W(xué)者都熱衷于研究交通通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以此尋找到最合適的組網(wǎng)方式，最佳的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以此確保整個(gè)系統(tǒng)能夠長(zhǎng)效發(fā)展。

早期使用的交通通信網(wǎng)絡(luò)所使用的組網(wǎng)方式屬于單播，這種方式無法確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，而且也無法同時(shí)滿足多個(gè)需求段的需求，而為了能夠使其滿足數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性以及各個(gè)需求段的需求，往往都相關(guān)人員進(jìn)行不止一次的數(shù)據(jù)處理，需要復(fù)制不止一個(gè)的數(shù)據(jù)包，以此能夠滿足各個(gè)不同需求段的需求，盡管這樣做能夠達(dá)到目的，但是一旦需求者超過了一定的限度，則其需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就會(huì)增加，而利用上述的方式無疑不能解決其面臨的根本負(fù)擔(dān)，因此導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁堵，吞吐量難以達(dá)到要求，所以無法徹底解決嘗試交通所面臨的問題。

基于單播方式的缺陷，研究出一種更為合理，性能更佳的組網(wǎng)方式，即組播通信的方式，該種通信方式使用的Mesh結(jié)構(gòu)，有線與無線之間能夠進(jìn)行有效的連接，只有選擇使用優(yōu)良的編程算法，這樣只要在源點(diǎn)上發(fā)送一次即可接收來自不同終端的數(shù)據(jù)。

二、基于組播通信的交通通信網(wǎng)絡(luò)研究

1、Mesh結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型的相關(guān)理論

由于Mesh結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)單直接的特點(diǎn)，因此選用Mesh網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建交通通信網(wǎng)絡(luò)能夠直接保證交通通信網(wǎng)絡(luò)需要達(dá)到相應(yīng)性能的要求。將Mesh結(jié)構(gòu)應(yīng)用在交通通信網(wǎng)絡(luò)中，使得交通通信網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間可以根據(jù)具體的交通信息網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的地理位置的限制、網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的性能和所需經(jīng)濟(jì)狀況以及交通通信的可靠性的要求等，依次來決定各節(jié)點(diǎn)之間是采用直接的有線連接，還是無線的間接連接，以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的有效連接，組成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)整體。一般地，交通通信網(wǎng)絡(luò)是由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)之間連接的邊、節(jié)點(diǎn)之間路徑的長(zhǎng)度、節(jié)點(diǎn)連接程度的分布以及節(jié)點(diǎn)系數(shù)等特征及參數(shù)組成。其中，在這些所有的特征參數(shù)中，最重要的兩個(gè)參數(shù)是節(jié)點(diǎn)之間連接程度的分布和節(jié)點(diǎn)之間路徑的平均長(zhǎng)度。前者表征了交通通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的度數(shù)分布的均勻性，后者直接決定了網(wǎng)絡(luò)的疏松程度。Mesh網(wǎng)絡(luò)是具有良好的節(jié)點(diǎn)連接度分布和路徑平均長(zhǎng)度特性的網(wǎng)絡(luò)。Mesh結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接度的分布規(guī)律是冪分布。Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的這些特點(diǎn)，能夠滿足交通通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的全部要求，因此，成為構(gòu)建交通通信網(wǎng)絡(luò)的首選結(jié)構(gòu)模型。

2、交通通信網(wǎng)絡(luò)的組播模型構(gòu)建

在過去，交通通信網(wǎng)絡(luò)的常用構(gòu)造模型是單播方式，即在交通通信網(wǎng)絡(luò)的一次通信中，選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為通信的源節(jié)點(diǎn)，當(dāng)其它節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，源節(jié)點(diǎn)需要將源節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)之間建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接連接，然后將數(shù)據(jù)通過建立起的連接傳送到接收端。單播數(shù)據(jù)傳輸模式。這樣通過構(gòu)建組播數(shù)據(jù)傳輸模式，源節(jié)點(diǎn)只需發(fā)送一次待傳輸數(shù)據(jù)就可以同時(shí)滿足多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，如此就能大大提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩⑶矣行Ч?jié)約通信資源。利用Mesh結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建交通通信網(wǎng)絡(luò)的組播模型。設(shè)定網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)源節(jié)點(diǎn)為s，數(shù)據(jù)的接收端，即數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)終點(diǎn)用t表示，則其集合為T：{t}，其中的取值為1到的整數(shù)。則構(gòu)建的組播模型為V={s，T}={s，t，t….，t}。此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)需要將源點(diǎn)s中的數(shù)據(jù)同時(shí)傳送給個(gè)網(wǎng)絡(luò)接收端。融合最大流和最小割算法，得到網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建理論。通過在源節(jié)點(diǎn)s和網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)t之間尋求滿足其邊不相鄰的最大數(shù)目來得到通信網(wǎng)絡(luò)的最大流。將網(wǎng)絡(luò)中的源節(jié)點(diǎn)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中所有終端節(jié)點(diǎn)的最大流用，mlfow（s，t）表示，則由此可以得到組播通信的最大速率，其最大速率的r=min—maOlV（s，T）=m！n（nlaxflow（s，t1）中，r就是根據(jù)最大流計(jì)算得到的組播通信速率。

由此，在Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)上，采用組播數(shù)據(jù)傳輸模式網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方式，通過利用最大流理論約束網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)參數(shù)及其特征，最終就得到了滿足實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸要求的網(wǎng)絡(luò)，這樣就完成了交通通信網(wǎng)絡(luò)組播通信模型的構(gòu)建，避免了傳統(tǒng)單播通信網(wǎng)絡(luò)需要多次復(fù)制并向每個(gè)有數(shù)據(jù)請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)消息而帶來的服務(wù)請(qǐng)求響應(yīng)慢、網(wǎng)絡(luò)擁塞、源節(jié)點(diǎn)工作壓力大的問題。

3、交通通信組播通信的性能評(píng)估

在構(gòu)建的交通通信組播通信網(wǎng)絡(luò)中，其中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)信息。采用Mesh結(jié)構(gòu)構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，使得通信網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都可以當(dāng)做是網(wǎng)絡(luò)中的路由，這樣就增強(qiáng)了通信網(wǎng)絡(luò)傳輸信息、選擇最優(yōu)路徑傳輸、傳輸信息效率等性能。并且在通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸是以網(wǎng)絡(luò)編碼的形式進(jìn)行的，即將所有待傳輸數(shù)據(jù)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)編碼算法進(jìn)行編碼和更新后在通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行有效傳輸。根據(jù)交通通信網(wǎng)絡(luò)在具體實(shí)際應(yīng)用中對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的要求，設(shè)定交通通信網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)的各種特性。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，可知對(duì)基于組播通信的交通通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究十分必要，因?yàn)榻M播通信方式不僅能夠滿足過多的數(shù)據(jù)需求，同時(shí)當(dāng)網(wǎng)路吞吐量達(dá)不到要求時(shí)，組播通信的方式能夠在短時(shí)間內(nèi)提高傳輸效率，以此確保傳輸工作的正常進(jìn)行。但是組播通信方式的研究，需要做好考慮多方面的問題，比如其相關(guān)理論，并且構(gòu)建出相關(guān)模型，除此之外，還需要對(duì)其進(jìn)行性能評(píng)估。本文是筆者對(duì)組播通信的交通通信網(wǎng)絡(luò)研究多年經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，希望能夠?qū)Τ鞘薪煌ㄊ聵I(yè)的發(fā)展提供幫助。

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