城市场景中基于车载协同的数据调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种城市场景中基于车载网络的数据调度方法，更特别地说，是指在 城市场景中采用协同下载机制的数据调度方法，属车载网络技术领域。
【背景技术】
[0002] 车载网络（VehicleAd-hoc化twork，VANET)是由道路上行驶的带有车载 单元（onboardunit, 0BU)的车辆、路旁部署的路边单元（roadsideunit,RSU,有 时也称为路边基础设施In化astruc化re)、互联网上的控制或服务中屯、、W及个人携 带的电子设备等组成的系统。它包含=种基本的通信模式：车与车之间的通信（V2V， Vehicle-t〇-Vehicle)、车与路边单元之间的通信（V2I，Vehicle-t〇-Infrast;ruc1:ure或是 I2V，Infrast;ruc1:ure-t〇-Vehicle)和车与人之间的通信（V2P，Vehicle-t〇-People)。车载 网络把行驶车辆都转化成为移动的无线节点或路由器，利用车辆间数百米内的短暂通信， 形成一个大范围的无线移动网络。
[0003] 随着计算机网络的迅猛发展，人们对于网络的应用越来越广泛，丰富多彩的网络 内容使得人们越来越依赖通过网络来获取信息。而通过将智能交通系统部署在基础交通设 施上，使其成为一个可W收集、处理和存储信息的终端。当安装了运个系统的车辆在城市道 路上行驶时，车辆和路边基础设施就组成了车载自组织网络。车载自组织网络的发展之初 就得到了学术界和工业汽车界极大的关注。车载自组织网络应用广泛，可用于安全预警、辅 助驾驶、车辆节点数据传输与信息共享等多种智慧服务。
[0004] 在城市场景中基于车载协同的数据调度方法是指，在城市场景中，有数据请求的 车辆将自身请求传递给路边单元，由路边单元汇集所有车辆的数据请求，并将存储在互联 网上的控制或服务中屯、的数据提前分配到路边单元中，路边单元将数据直接传给请求车 辆，或者让其他车辆协同携带数据块并在与请求车辆相遇时将数据块传给请求车辆。
[0005] 城市场景中的数据传输是达到信息共享的基础，由于车载自组织网络的结构 的高速变化与不可控因素，单个车辆在一次传输的过程中可能很难满足数据请求值ata Request,DR)。人们在驾乘过程中对网络资源的访问需求日益增加，为此，车载自组织网 络提供了多车协同的下载机制，将车载自组织网络和互联网密切的联系起来，为驾乘人员 更加方便的访问互联网资源提供保障。多车协同下载是利用了车辆之间的合作，发起数据 请求任务的车辆在其他车辆和部署在路边的基础设施的协助下完成数据访问下载值ata Download,孤）。
【发明内容】
[0006] 本发明针对车载自组织网络的多车协同下载，已知数据请求DR在网络中的分布， 如何合理的地进行数据分配调度值ataAssign,DA)使得车载自组织网络中的信道资源和 存储空间达到最大化利用。因此，本发明提出了一种城市场景中基于车载协同的数据调度 方法，该方法用于解决如何确定数据包的优先级进行调度W及选取怎样的车辆作为协同车 辆。本发明方法是在已知车辆行驶路线的情况下，利用马尔科夫方法对车辆的速度进行预 ，基于所述车辆的预测速度来确定进行数据访问下载DD的时间，而数据包的优先级是在 数据分配调度时确定的。本发明的方法解决了数据请求DR在城市场景的车载网络中的分 发调度，在较高的数据下载量下，保证了数据调度传输的成功率，且降低了网络开销。
[0007] 本发明提出了一种城市场景中基于车载协同的数据调度方法，其包括有下列数据 调度步骤：
[0008] 步骤一：车载节点Vi周期性广播肥LLO报文；
[0009] 城市环境的车载网络的系统时间记为执行完成初始化的城市环境的车载网 络后，向日志系统中写入车辆节点Vi每次广播肥LLO报文的时间；车辆节点V1前一次广播 肥LLO的时间记为巧;车辆节点Vi当前广播肥LLO的时间记为吗'前；
[0010] 步骤101 :读取7%;时间；
[00川步骤102 :比较T系统与r;
[001引若r皂统>r['次+r执行步骤103;
[001引若％9/巧>、+ [执行步骤105 ;
[0014] 步骤103 :在:?,- > 7公.+t下，车辆节点Vi生成肥化0报文，肥化0报文的格式参 见表1，执行步骤104 ;
[0015] 步骤104 :车辆节点Vi广播肥LLO报文，执行步骤201 ;
[001引步骤105 :若1? <r,.村?，则车辆节点Vi不生成肥LLO报文，返回步骤102 ;
[0017] 步骤二：路边单元R接收任意车辆节点Vi广播的肥LLO报文；
[0018] 步骤201 :路边单元Rj接收车辆V1广播的肥LLO报文，并从肥LLO报文中提 取车辆Vi的车辆状态信息并组织成J的格式，并执行步骤202,W /iVF冷二护：[化乎，巧《'，...，巧巧I的格式存储在路边单元R冲；
[0019] 步骤202 :如果路边单元Rj已经存储有车辆V1的状态信息TTVFa"''，则将 {/.'，护，[巧，巧击存入/A肌嘴的巧乃中，执行步骤301 ;
[0020] 如果路边单元R拽有存储车辆V1的状态信息'，则路边单元Rj为车辆V1 仓幡存储空间/腑鴻，并将{V*''，rf''，[巧，巧J存入/iVF巧的护巧中，执行步骤30 1 ;
[0021] 步骤=:基于速度预测的请求数据调度；
[0022] 步骤301 :路边单元Rj从车辆V1的状态信息/；￥巧9,^'中读取车辆Vi的最后一条车 载节点状态信息化，从中取出车辆Vi的车辆速度>并记为当前车辆速度;
[0023] 路边单元R，从妍巧中取出车辆Vi的车辆位置[巧，巧]，并记为当前位置 (戶i'詢),,(?),.;执行步骤302;
[0024] 步骤302:采用马尔科夫方法对当前车辆速度进行预测处理，得到车辆Vi的未 来速度，执行步骤303 ;
[00幼步骤303:路边单元Rj向车辆V1发送确认报文ACK，执行步骤304;
[0026] 步骤304 :车辆Vi生成REQUEST报文，然后车辆V1将生成后的REQUEST报文发送 给路边单元Rj,执行步骤305 ;
[0027]当车辆Vi有数据请求公巧^咐，车辆Vi生成的REQ肥ST报文中的请求标识位 的字段记为尸''''=；1，REQ肥ST报文中的请求数据字段仁7/),。将被赋值为该请求车 辆所请求的数据信息C/化二{C<'，C雌'，C试"，，...，；，(?<'};
[0028]当车辆Vi没有数据请求饼^'，车辆Vi生成的REQ肥ST报文中的请求标识位 的字段记为护-< =O，相应的，REQ肥ST报文中的车载的请求数据字段仁社)。,-巧怎妒也同样 被置空；
[002引步骤305:路边单元R截收到车辆V1发送的REQ肥ST报文，如果REQ肥ST报文中/7.1.=1表示有数据请求0巧"，执行步骤306 ;
[0030]如果REQUEST报文中=0表示没有数据请求公，执行步骤307 ;
[003。步骤306 :路边单元R,预测车辆V1驶离路边单元R,通信范围的时间
其中[(R，)x，（R，)y]是路边单元R，的通 信范围的外围坐标；
[003引路边单元Ri从车辆V1的请求数据字段（;瓜。-/化0K中获知车辆V溝求；然后路 边单元^将旅,^1={^:[柳'，邸'，啡"，[<，...，减二,，础:]}传输给车辆￥1;
[003引路边单元Ri根据车辆Vi的当前速度预测到达路边单元Rj的时间，记为T%u,;;路边单元Ri将所述巧达和!吗"间二:[c雌，C雌，细聲，C峨，...，c雌I，地Cj传输 给路边单元R，;在所述到来时路边单元R，开始向车辆V1传输数据，执行步骤501 ;
[0034]步骤307 :当车辆Vi与车辆V1相遇时，作为请求数据信息CIDm的车辆V1记为数据 请求车辆Vi?*，作为响应数据请求车辆V产*的车辆记为协同车辆V严胃；
[003引路边单元R,依据两车V气V严胃之间的距离，W及数据请求车辆Vi?*与协同车辆V严胃的速度，能够预测到V严与V严胃相遇的时间，记为巧同《 ;
[0036] V**依据通信半径与两车V产求、V*曰之间的距离，能够获得Vi?*与V严曰的可通 f曰时间馬史1离；
[0037]在所述：?时间内，路边单元R,将向V严曰车辆传输
，执行步骤501 ;
[003引步骤四：请求车辆V和协同车辆V严胃相遇，进行数据传输；
[0039] 步骤401 :请求车辆V产*驶离路边单元Rj的通信范围，周期性广播肥LLO报文；执 行步骤402 ;
[0040] 协同车辆V严曰驶离路边单元R,的通信范围，周期性广播肥LLO报文；执行步骤 402 ；
[00川步骤402 :协同车辆V严曰接收到请求车辆Vi?*广播的肥化0报文，利用该肥化0 报文确定其身份；
[004引如果协同车辆Vi协同携带有请求车辆Vi请求请求的Rf :[ci'C(邱，邱V撕.'..<1.娜 r娜罔{厂 - 则将所述的FC;.;=护：[C雌'，c雌，C雌，c/<'，…，地Ci，c<山传输给心执行步骤 502 ；
[0043] 如果协同车辆V严胃没有携带请求车辆Vi?*请求的数据块，则协同车辆V严胃丢弃 请求车辆Vi胃*广播的肥LLO报文，执行步骤502 ;
[0044] 步骤五：调度数据清理；
[0045] 步骤501 :路边单元的数据清理；
[004引