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李长乐团队发文提出一种车联网三维场景分析模型
时间:2016-01-05 10:36:07来源:新闻中心点击:

西电新闻网讯(记者 付一枫 通讯员 朱丽娜)西安电子科技大学通信工程学院李长乐教授团队提出了一种车联网三维场景分析模型,这一成果已经以“On Stochastic Analysis of Greedy Routing in Vehicular Networks”为题,发表在智能交通领域顶级期刊《IEEE智能交通系统汇刊》(IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems)2015年16卷6期上。

智能交通系统中,车联网路由是进行高效数据转发的一个关键技术。车联网将先进的通信技术应用于交通系统,利用车车、车路、路路通信,为用户提供了安全、便利和娱乐等多类型服务。在车联网众多技术中,路由技术负责为分组寻找从源节点到目的节点的传输路径,对车联网性能有着重要影响。当前,车联网中使用最广泛的是地理路由技术。这种技术利用GPS、hello算法和地理位置服务系统分别收集本节点、邻节点和目的节点的位置信息,并基于本地存储的节点位置信息进行独立的路由判决。因其不需要路由的建立和维护过程,因而更适用于高动态的车联网环境。然而,当前车联网中的地理路由技术多是针对二维平面场景设计,但实际的车联网环境包括了桥梁、隧道等三维场景。

       

(a) USA         (b) Germany <50><50>

       

(c) Japan <35>        (d) China (35.65270, 139.75828)<35>

车联网实际三维场景

论文指出,三维场景的存在造成车联网中节点分布由平面转为多层分布结构;三维场景对无线信号的遮挡影响了节点的无线传输范围和通信模型;三维场景的特殊层次结构导致现有车联网中面向二维平面场景设计的移动模型、系统模型均不再适用。节点分布、传输范围、移动模型和系统模型的变化,直接导致车联网中现有地理路由技术在三维环境下性能下降。

系统分析模型

论文以车联网中地理路由技术为核心、以三维场景为关注点,针对当前车联网中使用最广泛的地理路由技术在现实车联网场景、尤其是三维场景下的性能分析问题,利用户外实验、随机分析和仿真验证三重手段结合的方式,提出了三维场景基本分析模型,针对现有模型不适用于车联网三维场景的问题,分析、提取了车联网基本场景特征,在此基础上建立了车联网三维场景中的基本分析模型。特别地,该论文利用随机分析,推导出道路宽度特征对车联网路由性能的影响,并给出了可忽略路宽的充分条件;利用户外传输实验,揭示了三维场景中道路层特征对无线传输范围的严重影响。

同时,论文还对车联网三维场景现有地理路由性能进行了分析。基于所提出的二维单车道、二维多车道和三维多层场景等车联网基本场景,利用更新理论和所建立的基本分析模型分析现有地理路由性能,证明了地理路由多跳步进长度间的相关性,同时给出了单跳路由步进长度可近似为独立无关的充分条件;计算了地理路由在三种基本场景下的路由跳数;讨论了三维场景对地理路由影响,并给出了设计建议。

户外传输实验

通过实验及理论推导,该论文证明了车联网场景中道路的多层特性由于存在信号的急剧衰减而不可被忽略,并由此推导出单跳通信半径的分布函数以及路由跳数之间独立同分布的性质。该成果为贪婪路由在车联网中的应用提供了理论指导,有助于理解复杂的交通环境下路由机制与信息传输的关系,对未来智能交通的路由设计指明了重要的研究方向。

该成果是西电交通信息工程及控制学科设立以来第一次在《IEEE智能交通系统汇刊》发表论文,也是学校首篇被该刊录用并发表的论文。《IEEE智能交通系统汇刊》是智能交通领域的顶级期刊,2014年影响因子2.377,主要发表智能交通相关的系统设计、信息传输理论及应用方面的创新成果与研究进展。

据了解,李长乐教授团队依托ISN国家重点实验室和2014年西安电子科技大学与博通公司联合成立的车联网国际合作联合实验室,借助西安电子科技大学在全国以太网领域和无线通信领域的领先研究技术和博通公司作为全球最大的半导体设计公司之一的强劲技术实力,李长乐教授团队主要研究车联网通信体系架构、协议标准、交通大数据处理与分析关键技术、异构网络融合关键技术、车联网核心技术仿真验证平台、硬件演示平台和测试系统等车联网核心技术,目前已建有车联网网络技术软件仿真平台,正筹建车联网传输演示平台,培养了大批通信与信息系统、交通信息工程及控制等学科方向的硕士和博士研究生。该团队先后承担了国家级科研项目和校企合作项目20余项,在国内外高水平期刊、会议上发表学术论文50余篇,申请国家发明专利30余项(授权17项)。

李长乐教授简介:

李长乐2005年6月毕业于西安电子科技大学,取得工学博士学位,毕业后留校任教,在综合业务网理论及关键技术(ISN)国家重点实验室工作至今。曾于2006年至2009年分别在加拿大蒙克顿大学和日本国家信息通信技术研究院(NICT)进行无线通信领域的博士后研究工作。2009年3月回国返校后,入选学校首届“优秀青年教师支持计划”,被评为学校2009年度优秀留学回国人员并获得留学回国人员创新基金资助,并作为主要成员参加陕西省首批三秦学者团队。从2009年7月至今,主持科研项目15项,作为主要成员(排名前3)参加科研项目5项。长期从事无线通信网络技术方面的研究工作,在相关领域发表期刊及国际会议学术论文逾五十篇,刊出Book Chapter一章并独立撰写一章《通信原理课程工程案例》教材(清华大学曹志刚主编,高等教育出版社,即将出版)。申请中国国家发明专利26项以及日本专利2项、美国专利2项(其中以第一发明人身份申请23项,已授权13项)。

目前兼任“通信与信息系统”、“交通信息工程及控制”两个学科方向的硕士生导师,所指导的研究生每年均有获得西安电子科技大学科技大学优秀硕士学位论文奖。自2013年起,任职“通信与信息系统”学科方向的博士生导师。组建“智能交通网络技术研究团队”并担任团队负责人,主要从事无线通信系统和交通控制这一交叉学科领域的科研和教学工作。负责交通信息工程及控制二级学科建设,带领团队与科润智能科技股份有限公司合作成立了先进交通技术联合实验室及专业型硕士研究生创新实践基地;并依托ISN国家重点实验室与美国博通公司联合建立“车联网国际合作联合实验室”,致力于为现代社会智能交通系统提供技术支持和解决方案。

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李长乐团队发文提出一种车联网三维场景分析模型
发布时间:2016-01-05 10:36:07来源:新闻中心点击:我要评论: 0

西电新闻网讯(记者 付一枫 通讯员 朱丽娜)西安电子科技大学通信工程学院李长乐教授团队提出了一种车联网三维场景分析模型,这一成果已经以“On Stochastic Analysis of Greedy Routing in Vehicular Networks”为题,发表在智能交通领域顶级期刊《IEEE智能交通系统汇刊》(IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems)2015年16卷6期上。

智能交通系统中,车联网路由是进行高效数据转发的一个关键技术。车联网将先进的通信技术应用于交通系统,利用车车、车路、路路通信,为用户提供了安全、便利和娱乐等多类型服务。在车联网众多技术中,路由技术负责为分组寻找从源节点到目的节点的传输路径,对车联网性能有着重要影响。当前,车联网中使用最广泛的是地理路由技术。这种技术利用GPS、hello算法和地理位置服务系统分别收集本节点、邻节点和目的节点的位置信息,并基于本地存储的节点位置信息进行独立的路由判决。因其不需要路由的建立和维护过程,因而更适用于高动态的车联网环境。然而,当前车联网中的地理路由技术多是针对二维平面场景设计,但实际的车联网环境包括了桥梁、隧道等三维场景。

       

(a) USA         (b) Germany <50><50>

       

(c) Japan <35>        (d) China (35.65270, 139.75828)<35>

车联网实际三维场景

论文指出,三维场景的存在造成车联网中节点分布由平面转为多层分布结构;三维场景对无线信号的遮挡影响了节点的无线传输范围和通信模型;三维场景的特殊层次结构导致现有车联网中面向二维平面场景设计的移动模型、系统模型均不再适用。节点分布、传输范围、移动模型和系统模型的变化,直接导致车联网中现有地理路由技术在三维环境下性能下降。

系统分析模型

论文以车联网中地理路由技术为核心、以三维场景为关注点,针对当前车联网中使用最广泛的地理路由技术在现实车联网场景、尤其是三维场景下的性能分析问题,利用户外实验、随机分析和仿真验证三重手段结合的方式,提出了三维场景基本分析模型,针对现有模型不适用于车联网三维场景的问题,分析、提取了车联网基本场景特征,在此基础上建立了车联网三维场景中的基本分析模型。特别地,该论文利用随机分析,推导出道路宽度特征对车联网路由性能的影响,并给出了可忽略路宽的充分条件;利用户外传输实验,揭示了三维场景中道路层特征对无线传输范围的严重影响。

同时,论文还对车联网三维场景现有地理路由性能进行了分析。基于所提出的二维单车道、二维多车道和三维多层场景等车联网基本场景,利用更新理论和所建立的基本分析模型分析现有地理路由性能,证明了地理路由多跳步进长度间的相关性,同时给出了单跳路由步进长度可近似为独立无关的充分条件;计算了地理路由在三种基本场景下的路由跳数;讨论了三维场景对地理路由影响,并给出了设计建议。

户外传输实验

通过实验及理论推导,该论文证明了车联网场景中道路的多层特性由于存在信号的急剧衰减而不可被忽略,并由此推导出单跳通信半径的分布函数以及路由跳数之间独立同分布的性质。该成果为贪婪路由在车联网中的应用提供了理论指导,有助于理解复杂的交通环境下路由机制与信息传输的关系,对未来智能交通的路由设计指明了重要的研究方向。

该成果是西电交通信息工程及控制学科设立以来第一次在《IEEE智能交通系统汇刊》发表论文,也是学校首篇被该刊录用并发表的论文。《IEEE智能交通系统汇刊》是智能交通领域的顶级期刊,2014年影响因子2.377,主要发表智能交通相关的系统设计、信息传输理论及应用方面的创新成果与研究进展。

据了解,李长乐教授团队依托ISN国家重点实验室和2014年西安电子科技大学与博通公司联合成立的车联网国际合作联合实验室,借助西安电子科技大学在全国以太网领域和无线通信领域的领先研究技术和博通公司作为全球最大的半导体设计公司之一的强劲技术实力,李长乐教授团队主要研究车联网通信体系架构、协议标准、交通大数据处理与分析关键技术、异构网络融合关键技术、车联网核心技术仿真验证平台、硬件演示平台和测试系统等车联网核心技术,目前已建有车联网网络技术软件仿真平台,正筹建车联网传输演示平台,培养了大批通信与信息系统、交通信息工程及控制等学科方向的硕士和博士研究生。该团队先后承担了国家级科研项目和校企合作项目20余项,在国内外高水平期刊、会议上发表学术论文50余篇,申请国家发明专利30余项(授权17项)。

李长乐教授简介:

李长乐2005年6月毕业于西安电子科技大学,取得工学博士学位,毕业后留校任教,在综合业务网理论及关键技术(ISN)国家重点实验室工作至今。曾于2006年至2009年分别在加拿大蒙克顿大学和日本国家信息通信技术研究院(NICT)进行无线通信领域的博士后研究工作。2009年3月回国返校后,入选学校首届“优秀青年教师支持计划”,被评为学校2009年度优秀留学回国人员并获得留学回国人员创新基金资助,并作为主要成员参加陕西省首批三秦学者团队。从2009年7月至今,主持科研项目15项,作为主要成员(排名前3)参加科研项目5项。长期从事无线通信网络技术方面的研究工作,在相关领域发表期刊及国际会议学术论文逾五十篇,刊出Book Chapter一章并独立撰写一章《通信原理课程工程案例》教材(清华大学曹志刚主编,高等教育出版社,即将出版)。申请中国国家发明专利26项以及日本专利2项、美国专利2项(其中以第一发明人身份申请23项,已授权13项)。

目前兼任“通信与信息系统”、“交通信息工程及控制”两个学科方向的硕士生导师,所指导的研究生每年均有获得西安电子科技大学科技大学优秀硕士学位论文奖。自2013年起,任职“通信与信息系统”学科方向的博士生导师。组建“智能交通网络技术研究团队”并担任团队负责人,主要从事无线通信系统和交通控制这一交叉学科领域的科研和教学工作。负责交通信息工程及控制二级学科建设,带领团队与科润智能科技股份有限公司合作成立了先进交通技术联合实验室及专业型硕士研究生创新实践基地;并依托ISN国家重点实验室与美国博通公司联合建立“车联网国际合作联合实验室”,致力于为现代社会智能交通系统提供技术支持和解决方案。

责任编辑:付一枫
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