技术摘要：
本发明公开了一种用于智慧公路系统的网关设备优化部署方法，主要解决系统中网关设备部署不合理导致网络可靠性和运行效率低的问题。其方案是：针对网关数量、网关负载均衡和数据传输代价构建网关设备部署优化模型；对网关设备的备选部署位置进行初始化；在备选部署位置  全部
背景技术：
全球经济的高速发展给当代交通系统的建设带来机遇的同时也带来了巨大的挑 战，作为交通领域信息化、智能化建设的重要解决方案之一，智慧公路系统吸引了越来越多 的学者去探索和研究。其中，稳定高效的无线网络是智慧公路系统的建设核心，为系统提供 了交通数据实时可靠传输的基础。在智慧公路系统中，所有的交通数据流量都必须通过网 关设备才可以上传到交通信息管理系统，所以，网关设备的部署直接影响着系统网络的稳 定性和运行效率，从而影响着整个智慧公路系统的可靠性以及构建成本。然而，在现有的网 关设备部署方法中，仍然存在以下几个客观缺点： 1)缺乏对实际应用场景的分析和考虑，导致其无法很好的应用于实际场景。因为 只有对网络中网关设备的部署实际场景出发，根据网络的QoS需求来建立合适的设备部署 优化模型，选择合适的算法来进行求解，才能得到较为贴合实际的最优解； 2)优化目标较为单一，无法满足系统网络需求。现有的网关设备优化部署方法大 多都是针对系统中的某一个优化目标进行优化模型建立，然后进行求解，得到最优解。然而 由于实际中，影响网络性能的因素通常有多个，只针对其中某一个因素进行优化，往往不能 达到很好的优化效果，无法满足系统整体的网络要求； 3)缺乏高效合理的最优化问题求解算法，导致设备部署算法复杂，运算量巨大。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种用于智慧公路系统的网关设备优化部署方法，以解决 现有网关优化部署方法缺乏对实际应用场景的分析和考虑、优化目标较为单一、设备部署 算法复杂及运算量巨大的不足，通过整合计算智慧公路系统中的实时道路交通数据，为用 户提供道路交通状况实时查询、系统设备维护管理、道路紧急情况预警这些实用便捷的信 息化服务，实现智慧公路系统的信息化、数字化建设。 为实现上述目的，本发明的技术方案如下： 一种用于智慧公路系统的网关设备优化部署方法，所述智慧公路系统包括：道路 交通数据采集器、路由器设备、网关设备和交通信息管理子系统，通过路由器设备和网关设 备将道路交通数据采集器采集到的实时交通数据上传到交通信息管理子系统，实现交通状 况实时感知、交通数据高效传输，其特征在于，网关设备的优化部署实现步骤如下： 1)将网关设备部署数量、网关设备负载均衡和数据传输代价作为优化目标，构建 网关设备部署的优化模型，并将以下3个条件作为优化模型的约束条件： a)所有的路由器设备都有且仅有一个与其直接进行道路交通数据交互的网关设 备； 4 CN 111555924 A 说　明　书 2/6 页 b)任意一个路由器设备到与其直接相连的网关设备之间的网络跳数不超过H跳； c)任意一个网关设备只能与不超过S个路由器设备进行数据交互； 2)道路两侧每隔10m的位置标定一个初始位置，作为网关设备部署的备选部署位 置； 3)在备选部署位置中选择若干个位置作为网关设备的实际部署位置，这些实际部 署位置形成一个网关设备的部署方案； 4)执行3)若干次，形成若干个部署方案，即网关设备部署方案集E； 5)构建适应度函数，为全局最优部署方案的选择提供定量计算依据； 6)计算网关设备部署方案集E中每个部署方案的适应度函数值，记录适应度函数 值最大的部署方案，即全局最优部署方案； 7)更新网关设备部署方案集E内除了全局最优部署方案之外的其他部署方案，形 成新的网关设备部署方案集N； 8)循环执行6)和7)； 9)根据全局最优部署方案精度阈值和循环执行次数判断是否终止循环： 若全局最优部署方案的精度满足设定的阈值要求或者循环执行次数满足设定的 阈值要求，则停止循环，全局最优部署方案就是最终的网关设备部署方案； 否则，返回8)。 本发明与现有技术相比，具有如下优点： 第一，本发明方法从智慧公路系统实际场景出发，充分考虑了系统网络需求以及 网关设备部署条件，通过道路交通的实际部署环境抽象构建了系统网络拓扑，并且根据网 络的QoS需求来建立合理的网关设备部署优化模型，所以本方明方法更具实际意义和实现 可能性； 第二，本发明方法同时考虑了网关设备部署数量、网关设备负载均衡和数据传输 代价三个影响整体网络性能的指标，较为全面的分析了系统整体的性能，构建了合理的网 关设备部署优化模型，所以，能够合理优化网关设备的部署位置，从而提升系统整体网络的 运效率，满足系统整体的网络要求； 第三，本发明方法首先采用启发式分组算法成了网关设备部署方案集，其次，采用 改进的粒子群算法对初始的网关设备部署方案集进行迭代寻优，使得算法复杂度较低，运 算量较小，能够在较短时间内收敛到全局最优解，有效避免陷入局部最优。 附图说明 图1为本发明方法的实现流程图。 图2为本发明中的网络结构图。