基于时延优化的路侧单元服务迁移方法与流程

1.本发明涉及车辆智能网联技术领域，尤其涉及一种基于时延优化的路侧单元服务迁移方法。


背景技术：

2.随着车联网的应用不断拓展，智能网联技术在车辆中的广泛应用，各种提高驾驶安全、通行效率、驾车体验的车联网服务层出不穷，但与之而来的是大量需要处理的数据，显然车载终端本身的处理能力目前还达不到相应要求。因此，在实际驾乘过程中，如何充分利用现有资源保证服务时延显得很重要。
3.一方面、现有的车辆终端服务迁移方法及系统，主要是获取第一预设时间段内通过第一道路路口的多个历史车辆的行驶数据，基于获取到的行驶数据预测当前车辆在第一道路路口的行驶行为；根据预测到的行驶行为确定当前车辆的待行驶路段，将覆盖待行驶路段的边缘服务器作为服务迁移的备选服务器；获取终端设备的第一访问行为数据，将第一访问行为数据与各备选服务器对应的历史终端设备的第二访问行为数据进行相似度比较，基于比较结果对备选服务器进行分簇，将与当前边缘服务器属于同簇的备选服务器作为目标服务器；当前边缘服务器将服务模型数据存储至哈希表，目标服务器从哈希表中获取相应的服务模型；当前边缘服务器将任务数据迁移至目标服务器。
4.该现有技术未充分发挥数量规模化的车辆其本身的计算资源优势，且需要进行驾驶行为预判，对于安全性要求较高的服务存在一定的风险；次卧，不同车型的数据轨迹存在数据偏差，到预测的概率将受到影响，且当交通环境处于过载状态时，服务器可能发生宕机状态，而对边缘服务器的过度依赖结果是，在边缘服务器发送故障时，将严重影响车辆服务请求的成功率。
5.另一方面，现有可利用的资源还包括路侧云服务，而在车辆实际行驶过程中，路侧云服务由rsu节点完成，受其本身处理能力、存储空间的制约，只能处理部分车辆请求服务，往往不适应大规模交通的环境，在网络资源紧张时会对车辆服务请求的响应时延造成一定的影响；再者，大多rsu设备成本及维护费用高且位置固定，偏远地区或车辆服务需求大的环境下的车辆则只能向远端服务器请求服务，长距离传输势必导致过长的传输时延，安全类相关的服务势必受到极大威胁。
6.在上述情况下，如何满足车联网的发展及服务时延的保障，对车辆服务进行运维优化，成为业内亟需解决的问题。


技术实现要素：

7.鉴于上述，本发明旨在提供一种基于时延优化的路侧单元服务迁移方法，以车辆服务处理资源分配的问题。
8.本发明采用的技术方案如下：
9.本发明提供了一种基于时延优化的路侧单元服务迁移方法，其中包括：
10.将当前的固定路侧单元节点的附近若干车辆作为辅助当前固定路侧单元节点的临时路侧单元节点；
11.所述固定路侧单元节点获取目标车辆的服务请求并分配至对应的临时路侧单元节点；其中，所述服务请求包括预设的消息等级，所述消息等级分为：安全类消息、效率类消息和剩余类消息；
12.基于设定时段内到达固定路侧单元节点的服务请求到达率，确定轻载节点以及过载节点；
13.根据所述过载节点的坐标、所述目标车辆的坐标、所述目标车辆与所述过载节点的动态位置关系以及所述消息等级，确定所述过载节点的待迁移服务序列；
14.根据所述轻载节点的预设服务流量方差、所述轻载节点的静止临时路侧单元节点的占比，构建目的节点序列；
15.基于待迁移服务传输至所述目的节点的迁移流量以及所需的传输时延，确定由所述过载节点迁移至目的节点的最佳迁移路线，并以目的节点中各临时路侧单元节点的最小服务时延为目标，确定迁移后目的节点的处理服务量。
16.在其中至少一种可能的实现方式中，所述确定轻载节点以及过载节点包括：
17.获取一个时段内抵达当前固定路侧单元节点的请求消息的第一到达率，以及既定数量个连续时段内抵达当前固定路侧单元节点的请求消息的第二到达率；
18.若所述第一到达率大于所述第二到达率，则将当前固定路侧单元节点确定为轻载节点；
19.若所述第一到达率小于所述第二到达率，则将当前固定路侧单元节点确定为过载节点。
20.在其中至少一种可能的实现方式中，所述确定轻载节点以及过载节点还包括：
21.将所述第一到达率与所述第二到达率的比值作为节点服务系数；
22.当所述节点服务系数大于1时，当前固定路侧单元节点为轻载节点；
23.当所述节点服务系数小于1时，当前固定路侧单元节点为过载节点。
24.在其中至少一种可能的实现方式中，所述确定所述过载节点的待迁移服务序列包括：
25.利用所述过载节点的坐标、所述目标车辆的坐标、所述目标车辆与所述过载节点的动态位置关系以及所述消息等级，确定待迁移服务的第一优先级；
26.根据所述第一优先级，将所述过载节点本时段内无法处理的服务请求排序后构建待迁移服务集合。
27.在其中至少一种可能的实现方式中，所述构建目的节点序列包括：
28.利用所述预设服务流量方差、所述占比以及既定权重因子，确定目的节点的第二优先级；
29.根据所述第二优先级，将所述轻载节点排序后构建为目的节点集合。
30.在其中至少一种可能的实现方式中，利用预设的偏量因子，更新所述目的节点集合中轻载节点的数量。
31.在其中至少一种可能的实现方式中，所述路侧单元服务迁移方法还包括：
32.获取当前时段内所述临时路侧单元节点的总处理服务量；
33.若所述总处理服务量大于或等于当前时段内所述目标车辆的服务请求总量，则暂停向服务云发送服务请求；
34.若所述总处理服务量小于所述服务请求总量，则由所述固定路侧单元节点将所述服务请求总量与所述总处理服务量的数据差量输出至路侧云；
35.基于所述数据差量求取路侧云服务时延；
36.利用所述路侧云服务时延，求解路侧云参与当前时段处理所需的最少服务器数量。
37.本发明的主要设计构思在于，通过对路侧云内资源的挖掘，将固定rsu节点附近的动态及静态车辆作为潜在的处理器，为路侧云提供处理能力支援，并在时延约束下将过载的固定路侧单元节点中无法处理的服务迁移至若干轻载目的节点进行协同处理，本发明不仅可以保证节点服务时延最小化，而且也能够兼顾服务数据量的传输时延。
38.进一步地，本发明在充分利用固定rsu节点附近车辆资源的同时，降低了路侧云的服务负担，从而在减少设备成本的同时，提高了路侧云内资源的利用率。
附图说明
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
40.图1为本发明实施例提供的基于时延优化的路侧单元服务迁移方法的流程图。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
42.本发明提出了一种基于时延优化的路侧单元服务迁移方法的实施例，如图1所示，具体包括：
43.步骤s0、将当前的固定路侧单元节点(固定rsu节点)的附近若干车辆作为辅助当前固定路侧单元节点的临时路侧单元节点(临时rsu节点)。
44.具体来说，预先定义原设于路侧的rsu节点为固定rsu节点，而固定rsu节点内能够为其处理任务的车辆记作临时rsu节点，这里所述附近可以按需设定范围，例如半径100米等。
45.步骤s1、固定路侧单元节点获取目标车辆的服务请求(由车载终端发送)，其中，所述服务请求包括预设的消息等级，所述消息等级分为：安全类消息、效率类消息和剩余类消息。
46.在实际操作中，可以定义车辆服务请求的变量为v＝{d,t
max
,p}，d、t
max
、p分别表示车辆服务请求的数据量大小、时延最大忍受度及消息等级，其中，所述消息等级p可分为三大类：安全类、效率类和剩余类(即非安全类且非效率类)。
47.此外，还需说明的是，当固定rsu节点获取到某车辆的请求消息时，等同于由固定rsu接收到由其本身及其周边临时rsu共同处理的车辆服务请求。
48.步骤s2、基于与时隙(时段)相关的到达固定路侧单元节点的请求消息到达率，确
定轻载节点以及过载节点；
49.具体来说，获取任一时隙内抵达当前固定路侧单元节点的请求消息的第一到达率，以及既定数量个连续时隙内抵达当前固定路侧单元节点的请求消息的第二到达率，若所述第一到达率大于所述第二到达率，则将当前固定路侧单元节点确定为轻载节点，若所述第一到达率小于所述第二到达率，则将当前固定路侧单元节点确定为过载节点。
50.优选地，在本发明一些较佳实施例中，将所述第一到达率与所述第二到达率的比值作为节点服务系数，当所述节点服务系数大于1时，当前固定路侧单元节点为轻载节点；当所述节点服务系数小于1时，当前固定路侧单元节点为过载节点。
51.在实际操作中，可定义第e个时隙se(e∈[1,j])内成功抵达固定rsu节点ri(ri∈[1,g])的第一到达率为λ
ie
，若干个连续时隙se内到达rsu节点的第二到达率为通过式(1)计算rsu节点服务系数：
[0052][0053]
接着，可以根据式(1)，若αi＞1，则表示固定rsu节点ri下的临时rsu节点能满足当前固定rsu范围内的车辆服务请求，还有剩余计算和存储资源，即该rsu节点属于轻载rsu节点，可记为：light_ri＝{i|i＝1,2,..,g”}；若αi＜1，则相反，记为过载rsu节点：over_ri＝{i|i＝1,2,..,g'}。同时，g'+g”＝g。
[0054]
步骤s3、根据所述过载节点的坐标、所述目标车辆的坐标、所述目标车辆与所述过载节点的动态位置关系以及所述消息等级，确定所述过载节点中的待迁移服务序列：
[0055]
具体可以包括：利用所述过载节点的坐标、所述目标车辆的坐标、所述目标车辆与所述过载节点的动态位置关系以及所述消息等级，确定待迁移服务的第一优先级；
[0056]
根据所述第一优先级，将所述服务请求排序后构建待迁移服务集合v＝{v1,v2,v3,...,vk}，vk表示第k次需要迁移的服务。
[0057]
在实际操作中，可以定义目标车辆与过载rsu节点over_ri靠近或远离的趋势向量为若则表示车辆正在靠近ri；表示车辆正在远离ri；
[0058]
再定义过载rsu节点over_ri和目标车辆vi的坐标分别为ri＝(x_ri,y_ri)，vi＝(xi,yi)；
[0059]
将前述服务请求的消息等级：安全类、效率类和剩余类此三大类别分别用e、f、g表示，则待迁移服务的优先级|ψ|可通过下式(2)、(3)进行计算。
[0060][0061][0062]
[0063][0064]
这里可以进一步说明的是，当|ψ|大小不等时，路侧云服务的优先级|ψ|越小，则该服务请求越先得到服务；若|ψ|相等时，则分为两种情况考虑：1、的服务请求先于的服务请求；2、均为或则对服务请求进行随机排序。
[0065]
步骤s4、根据所述轻载节点的预设服务流量方差、所述轻载节点的静止临时路侧单元节点的占比，构建目的节点序列。
[0066]
具体可以包括：利用所述预设服务流量方差、所述占比以及既定权重因子，确定目的节点的第二优先级；
[0067]
根据所述第二优先级，将所述轻载节点排序后构建为目的节点集合。(轻载节点与目的节点是等同的，只是在轻载节点排序后改称为目的节点)
[0068]
在实际操作中，定义轻载rsu节点的服务流量方差是及临时rsu节点中静止车所占静止车和行驶车二者之和的比重是则目的节点的优先级如式(4)所示：
[0069][0070]
其中，ζ表示权重因子，0＜ζ＜1。
[0071]
接着，根据式(4)计算目的节点的优先级，从大到小依次排列，目的节点集合记为{ri|i＝1,2,..,n'}，n'＜g”；进一步地，考虑到轻载rsu节点的鲁棒性，可以引入预设的偏量因子θ，0＜θ＜1，则所述目的节点集合中的目的节点的数量变为为no＝n'
·
θ，即，更新后的目的节点集合为obj_ri＝{ri|i＝1,2,..,no}，no＜n'。
[0072]
步骤s5、基于所述待迁移服务传输至所述目的节点的迁移流量以及所需的传输时延，确定由所述过载节点迁移至所述目的节点的最佳迁移路线；并以所述目的节点中静止与运动的临时路侧单元节点的最小服务时延为目标，确定迁移后所述目的节点的处理服务量。
[0073]
在实际操作中，定义待迁移服务v
x
传输至各目的节点ry过程所产生的流量为迁移流量f(x,y)，对应所需的传输时延为δ(x,y)；设迁移流量模型为该模型可通过edminds-karp算法进行求解，从而得出最佳迁移路线。
[0074]
同步地，定义目的节点中静止车和行驶车的服务时延分别为t
p
,ri(d
ip
)和tm,ri(d
im
)；仅考虑以临时rsu节点作为处理待迁移服务的服务器，则处理待迁移服务所需的服务时延模型为采用分支界定法处理该模型，得到目的节点最优解集(d
ip
,d
im
)。
[0075]
在上述基础上可以补充的是，对于过载节点over_r
x
，能够迁移到目的节点obj_ry的第一流量记为x∈over_ri,i＝1,2,...,g
′
，作为自变量需要计算使得处理该流量
的服务时延以响应最小服务时延；目的节点obj_ry允许到达的第二流量记为y∈obj_ri,i＝1,2,...,no。为实现传输过程的时延(也可以理解为过载节点的卸载时延)最优：过载节点迁移的第一流量需等于所有目的节点能接受的第一流量
[0076]
最后还可以补充的是，除了按前述各实施例，利用临时rsu节点在各固定rsu节点之前优化分配处理车辆服务请求之外，本发明还进一步提供了基于临时rsu节点，优化路侧云服务器配置方案，具体地：
[0077]
获取所述临时路侧单元节点的总处理服务量；
[0078]
若所述总处理服务量大于或等于所述目标车辆的服务请求总量，则不向服务云发送服务请求；
[0079]
若所述总处理服务量小于所述服务请求总量，则由固定路侧单元节点将所述服务请求总量与所述总处理服务量的数据差量输出至路侧云；
[0080]
基于所述数据差量求取路侧云服务时延；
[0081]
利用所述路侧云服务时延，求解路侧云参与本时段处理所需的最少服务器数量。
[0082]
在实际操作中，在处理车辆的服务请求时，可以临时rsu节点优先处理服务(更佳地，是在迁移机制框架下，优先以涉及的各固定rsu节点各自范围内的静态及动态车辆作为主要处理端)，若这些临时rsu节点无法完成服务，则目标车辆请求的服务可由固定rsu节点上传至控制中心服务器(路侧云，多个固定rsu节点可对应一个控制中心服务器)处理，其中，路侧云的服务器的服务时延可以式(5)所示；
[0083]
tc_deal＝ψ(dc)
ꢀꢀ
(5)
[0084]
在若干个时隙se内，路侧云控制中心服务器可处理的车辆服务量通过dc＝∑d
i-∑d
ip-∑d
im
计算，其中di为本时段需处理的服务请求总量。如果dc≤0，意味着各固定rsu节点能够充分分配时段se内的所有目标车辆的服务请求至自身临时rsu节点(自身处理不了的，也可以按前文记载，迁移至其他固定rsu节点及其临时rsu节点)；否则，路侧云需介入处理固定rsu节点上传的车载终端请求服务，这时可将dc代入式(5)，由服务器处理时延推导出路侧云本次参与计算时需介入的最小服务器数量，其中，可将路侧云控制中心的服务器的最小服务器数定义为b＝max{bj|j＝{1,2,...,s}}。
[0085]
综上所述，本发明的主要设计构思在于，通过对路侧云内资源的挖掘，将固定rsu节点附近的动态及静态车辆作为潜在的处理器，为路侧云提供处理能力支援，并在时延约束下将过载的固定路侧单元节点中无法处理的服务迁移至若干轻载目的节点进行协同处理，本发明不仅可以保证节点服务时延最小化，而且也能够兼顾服务数据量的传输时延。
[0086]
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示单独存在a、同时存在a和b、单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0087]
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本
领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。