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申请/专利权人：北京交通大学

摘要：本发明提供了一种基于节点代价与业务优先级的城轨车载业务传输方法。该方法包括：将车载业务按照对时延的要求进行优先级划分，按照基于代价函数的簇头选举算法从城轨车载自组网中的各个簇中选出簇头节点；簇头节点对到达簇头处业务的优先级进行区分，按照基于业务优先级的低时延排队策略对不同优先级的业务进行优化传输。本发明利用划分业务优先级与分簇自组网的方式，可以保证列车运行中车地的低时延、高可靠通信，提高列车的运行安全与运营效率，满足下一代城轨通信网络需求。

主权项：1.一种基于节点代价与业务优先级的城轨车载业务传输方法，其特征在于，包括：将城轨车载业务按照对时延的要求进行优先级划分，按照基于代价函数的簇头选举算法从城轨车载自组网中的各个簇中选出簇头节点；所述簇头节点对到达簇头处业务的优先级进行区分，按照基于业务优先级的低时延排队策略对不同优先级的业务进行优化传输；所述的按照基于代价函数的簇头选举算法从城轨车载自组网中的各个簇中选出簇头节点，包括：将城轨车载自组网中簇成员节点到本节车厢汇聚节点的距离和簇成员节点到本簇的中心节点的距离两种距离因素按一定的代价因子进行组合，计算出每个簇成员节点的代价值，具有最小代价值的节点成为簇头；簇成员节点的代价值Ci的计算方法如下式所示： 其中xi,yi,zi代表第i个业务节点的坐标，xs,ys,zs代表汇聚节点的坐标，Ci为代价值，disi为第i个业务节点到汇聚节点的距离，ceni为第i个业务节点与簇内其他节点的聚集程度，且disi与ceni均为越小越好，k1和k2为权重因子，且满足k1+k2＝1，loss_rate代表丢包率，是指当前簇头节点担任簇头的一个周期内到达簇头的包数占发包总数的比例，cthreshold代表设定的丢包率阈值；网络运行一个周期T后，判断当前的loss_rate是否低于cthreshold，若满足loss_rate≤cthreshold，则继续保持当前簇头作为下一轮的簇头；若loss_rate＞cthreshold，则在恢复当前簇头为普通节点的同时标记其为不可选节点，之后在除了该节点以外的剩余所有节点中重新选举簇头；所述的簇头节点对到达簇头处业务的优先级进行区分，按照基于业务优先级的低时延排队策略对不同优先级的业务进行优化传输，包括：设置在基于业务优先级的低时延排队策略中按照业务优先级从高到低车载业务依次为：严格安全类业务、次安全类业务与非安全类业务，当某一优先级的业务到达收端路由器时，会等待当前正在处理的业务以及比自身优先级高的业务服务完成后，才获得服务；对排队系统的基本参数进行定义：1到达率λ：指单位时间内平均到达排队系统的数据包数量；2服务速率μ：指单位时间内一个路由器能够处理完成的数据包数量，则排队强度ρ＝λμ，令LQ为平均队列长度；WQ为平均排队时间；WS为在队列中总共平均等待时间；WB为服务一个数据包平均所需要的时间，满足WB＝1μ；R为当前数据包到达时，正在接收服务的数据包的平均剩余服务时间，满足R＝WB2，则得到如下关系式： 当考虑业务优先级时，优先级为i的业务的平均排队时间WQi包含三个部分：1到达时正在接收服务的业务的剩余服务时间；2已在队列中的比自身优先级高的业务的等待时间；3在等待过程中新到比自身优先级高的业务的等待时间；WSi的计算公式如下： 在采用优先级调度时，优先级为i的业务的端到端时延为：Tavg＝WSiin+nWSiout+ttransi9其中WSiin为簇内排队时延，用式7计算；WSiout为簇外排队时延，由式8计算得出；n为簇头到终端经历的跳数；ttransi为总的传播时延。

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