本发明涉及车载网络技术领域，特别是涉及一种车联网加速信息传输的优化方法。
背景技术
车载网络通信能够提高车辆驾驶舒适度，减少交通事故，已成为现代汽车电子技术发展的必然趋势。车联网(v2x，vehicletoeverything)包括v2v(车-车通信)、v2i(车-路通信)和v2p(车-行人通信)，能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络，是物联网技术在交通系统领域的典型应用。目前，v2x通信技术领域主要存在dsrc和lte-v2x两个标准。前者在ieee802.11p和ieee1609标准中规定了dsrc协议的通信系统架构以及一系列标准化的服务和接口。dsrc已经制定完毕。lte-v2x为lte增强技术，正处于3gpp的标准研究制定阶段。
v2x应用场景总体有两类，一类是行驶安全类，包括前后车辆的刹车和一些在交叉路口的防撞等场景；另一类是交通效率提升类，通过一些道路限速和交通灯的提示来提升交通效率。
根据特定类型的业务需求，lte-v2x的通信需求如下：
表1lte-v2x通信需求
需满足低时延，高可靠等技术需求。文献列举了lte-v2x主要业务分类及关键性能指标。例如，主动安全信息传播的时延为20～100ms，主要分为两种。一种是周期性预警信息如车辆类型，位置，速度，加速等协同预警消息(cam)，另一种是事件驱动预警消息(包括道路危险预警等分散环境通知信息(denm)。此外，还有提高交通效率的信息和娱乐信息。然而，saej2735标准建议如碰撞预警和紧急刹车等高优先级车辆安全信息的传输时延低于10ms。
lte-v2x系统中，传输的分组类型主要包括cam和denm两类。针对不同的应用场景，v2x消息大多具有周期性的特点，并且数据发送频率较高(如10hz)，业务持续时间较长。另外，由于车辆快速移动导致车辆网络拓扑变化快，同时在拥堵场景下会导致无线信道拥塞，因此要求v2x底层传输机制要具备更高效、更可靠、时延更低的资源分配方案，v2x支持在基站集中式调度中采用基于终端地理信息的半静态资源调度(sps)，分布式调度采用感知加半静态调度的方式，提高资源利用率和通信可靠性。
r1-157449列举了非周期性消息的产生原因，包括信息生成周期改变、信息量改变、新消息生成、网络拓扑变化导致资源冲突、资源受到严重干扰等。由于没有可供使用的资源，导致这些非周期性消息可能无法满足分组传输时延的要求。现有的解决方案主要有两种，一是在没有网络覆盖的范围内，利用资源池内的资源进行选择或重选来获取资源，二是在网络覆盖的范围内，通过发送调度请求(schedulingrequest，sr)获取资源。
车辆在移动过程中可能生成突发信息，如紧急避险等安全信息，如果根据sci指示的优先级等级，可以判断出当前的突发信息的优先级较高，那么就需要立即广播此突发信息。如果网络为突发信息预留资源，则突发信息直接利用该资源发送，但实际网络中，可能存在没有特别为突发信息预留资源的情况。如果车辆终端在基站覆盖范围内，终端可以通过请求基站调度资源完成信息传输。然而，如果生成突发信息的车辆终端的时延要求非常高，那么在此情况下，采用调度请求进行资源调度的方案是否满足突发信息的传输时延；如果不满足时延要求，如何改进现有的信息发送机制，进一步降低传输时延，实现突发信息快速传输的目的。
如图1所示，v2x网络包括基础设施网络基站和均处于基础设施网络覆盖范围内的车辆vue1，vue2,vue3，vue4。车辆终端通过pc5接口传输信息，通过uu口与基站传输信息。假设行驶过程中，vue1，vue2发生碰撞，如图2所示，在这种情况下生成的安全信息突发数据包如何快速传播，是值得研究的问题。
图3给出了现有lte机制的调度流程，表2给出了各流程的时间，从表2中可以看出，基于调度过程进行信息传输的全部耗时将达到17ms。一般情况下，sr资源通过pucch上传，最小sr周期为1ms，最大为80ms。当v2x网络为车辆终端分配了sps资源，可以推测sr的周期值的设置将趋向于较大数值，这将进一步增大时延。
表2lte系统中基于sr的ul传输时延
在v2x通信中，一般情况下，信息通过sps资源发送，在特定条件下，采用基于sr的调度获取上行资源，其时延也能够满足通信需求。然而，通过上面的分析可知，对某些saej2735标准规定的时延应小于10ms的紧急安全信息而言，基于调度的信息传输可能无法满足如此苛刻的时延要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种车联网加速信息传输的优化方法，能够缩小突发信息的传送等待时延，进而缩短突发信息的传输时延。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种车联网加速信息传输的优化方法，车辆行驶过程中，如果某辆车发生紧急状况，车辆将生成突发的紧急安全预警信息，假设紧急安全预警信息的优先级高于已经预分配sps资源的常规信息，包括以下步骤：
如果车联网已为该车辆可能出现的紧急安全预警信息提前预留资源，那么车辆将采用预留资源传输突发信息；否则，进入下一步；
如果采用调度方式获取资源的时延满足紧急安全预警信息的传输需求，则车辆采用常规调度机制进行传输；否则，进入下一步；
如果紧急安全预警信息占用为完成常规信息传输的预分配的sps资源能够满足紧急安全预警信息的传输时延，同时该预分配的sps资源量大于或等于紧急安全预警信息需要的资源，则紧急安全预警信息采用特定突发数据包进行传输，并进入下一步；否则，车辆采用常规调度机制进行传输；
采用特定突发数据包special-msg-a在到来的常规信息的sps资源上发送紧急安全预警信息，丢弃原本应在该sps资源上传输的优先级较低的原常规信息；
紧急安全预警信息在网络分配的资源上进行传输。
所述特定突发数据包包括数据类型标签、突发数据编码格式、突发数据量与资源请求量、突发数据请求资源授予方式、突发数据传播频率和填充位，具体见表3。
所述数据类型标签包括1-bit形式和2-bit形式；所述1-bit形式包括常规信息位、和special-msg-a位或special-msg-b位；所述2-bit形式包括常规信息位、special-msg-a位、special-msg-b位和预留位。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种车联网加速信息传输的优化方法，车辆行驶过程中，如果某辆车发生紧急状况，车辆将生成突发的紧急安全预警信息，假设紧急安全预警信息的优先级高于已经预分配sps资源的常规信息，包括以下步骤：
如果车联网已为该车辆可能出现的紧急安全预警信息提前预留资源，那么车辆将采用预留资源传输突发信息；否则，进入下一步；
如果采用调度方式获取资源的时延满足紧急安全预警信息的传输需求，则车辆采用常规调度机制进行传输；否则，进入下一步；
如果利用传输常规信息的预分配的sps资源，携带该紧急安全预警信息的资源请求信息能够满足紧急安全预警信息的传输时延，同时该预分配的sps资源存在能够携带该资源请求的资源，则常规信息携带资源请求发送至网络侧，并进入下一步；否则，车辆采用常规调度机制进行传输；
采用特定突发数据包在到来的常规信息的sps资源上发送常规信息，其中，special-msg-b信息携带紧急安全预警信息请求新资源完成传输的信息要素；
紧急安全预警信息在网络分配的资源上进行传输。
所述特定突发数据包包括数据类型标签、突发数据编码格式、突发数据量与资源请求量、突发数据请求资源授予方式、突发数据传播频率和填充位，具体见表3。
所述数据类型标签包括1-bit形式和2-bit形式；所述1-bit形式包括常规信息位、和special-msg-a位或special-msg-b位；所述2-bit形式包括常规信息位、special-msg-a位、special-msg-b位和预留位。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明能够快速完成突发安全信息的传输。本发明还能够提高突发分组信息的传输可靠性。如果在生成burst-msg信息时采用special-msg-b分组传输原始常规信息，系统将利用预分配的sps资源的预留位或填充位携带为burst-msg请求新资源的信息，减少原来的预留位或填充位，既能降低时延，又能提高资源利用率。
附图说明
图1是v2x通信示意图；
图2是发生突发状况的示意图；
图3是常规lte调度方案示意图；
图4是本发明第一实施方式的流程图；
图5是本发明第一实施方式的special-msg示意图；
图6是本发明第二实施方式的流程图；
图7是本发明第二实施方式的special-msg示意图；
图8是车辆终端与基站交互过程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的第一实施方式涉及一种车联网加速信息传输的优化方法，如图4所示，具体包括以下步骤：
1、车辆行驶过程中，如果某辆车发生紧急状况，例如车辆碰撞事故。这时，车辆将生成突发的紧急安全预警信息(burst-msg)，假设burst-msg优先级高于已经预分配sps资源的常规信息(common-msg)；
2、如果v2x网络已为该车辆可能出现的burst-msg信息提前预留资源，那么转向3a；否则，转向3b；
3a、车辆将采用预留资源传输突发信息，流程结束；
3b、如果采用调度方式获取资源的时延满足burst-msg信息的传输需求，则转向4a；否则，转向4b；
4a、车辆采用常规调度机制进行传输，结束流程；
4b、如果burst-msg信息占用为完成common-msg传输的预分配的sps资源能够满足burst-msg信息的传输时延，同时该预分配的sps资源量大于或等于burst-msg信息需要的资源，则burst-msg信息可以采用特定突发数据包进行传输，转向5a(以图5为例，信息分组命名为special-msg-a)；否则转向4c；
4c、车辆采用常规调度机制或其它方式(如资源随机选择机制)进行传输，结束流程；
5a、采用如表3所示的特定突发数据包special-msg-a在到来的common-msg的sps资源上发送burst-msg信息，丢弃原本应在该sps资源上传输的优先级较低的原common-msg信息；转向6；
6、burst-msg在网络分配的资源上进行传输，结束流程。
本发明的第二实施方式涉及一种车联网加速信息传输的优化方法，如图6所示，具体包括以下步骤：
1、车辆行驶过程中，如果某辆车发生紧急状况，例如车辆碰撞事故。这时，车辆将生成突发的紧急安全预警信息(burst-msg)，假设burst-msg优先级高于已经预分配sps资源的常规信息(common-msg)；
2、如果v2x网络已为该车辆可能出现的burst-msg信息提前预留资源，那么转向3a；否则，转向3b；
3a、车辆将采用预留资源传输突发信息，流程结束；
3b、如果采用调度方式获取资源的时延满足burst-msg信息的传输需求，则转向4a；否则，转向4b；
4a、车辆采用常规调度机制进行传输，结束流程；
4b、如果利用传输common-msg的预分配的sps资源，携带该burst-msg的资源请求信息能够满足burst-msg信息的传输时延，同时该预分配的sps资源存在能够携带该资源请求的资源(比如填充位就能满足资源请求)，则common-msg信息可以携带资源请求发送至网络侧，转向5b(以图7为例，信息分组命名为special-msg-b)；
5b、采用如表3所示的特定突发数据包在到来的common-msg的sps资源上发送common-msg信息，该special-msg-b信息携带burst-msg请求新资源完成传输的信息要素；转向6；
6、burst-msg在网络分配的资源上进行传输，结束流程。
如图8所示，当车辆终端vue生成burst-msg后，如果利用其他信息的sps资源，那么(1)vue向enb发送special-msg信息，携带新资源请求信息；(2)enb在收到此消息后，将处理special-msg信息，并根据自身资源信息及special-msg携带的信息，为burst-msg分配资源。如果为burst-msg配置sps资源，可通过配置mac层逻辑信道标识(logicalchannelidentify)lcid等方式实现资源配置过程。；(3)enb向vue发送上行授予，可能是新的sps资源，也可能是调度资源；(4)vue收到上行授予后，要么采用新的sps资源、要么采用调度资源继续发送burst-msg信息。此外，(5)vue仍然按照原来的方式，在其他原信息的sps资源上发送原信息。
从3gpptr22.885中可知，典型v2x业务主要有cam和denm两种消息，提案r2-166975和提案r2-165690指出，边路控制指示信令(sidelinkcontrolindicator)包括优先级信息。绝大多数公司支持低优先级的cam信息和高优先级的denm信息采用不同的逻辑信道传输。这就意味着优先级较高的denm信息难以抢占低优先级的cam信息。提案r2-166975还指出同一时刻，可能存在多个sps资源供不同的denm信息发送。而从3gpptr22.885中可知，denm信息的周期处于100ms以下。在这种条件下，如果采用上述技术方案，denm的可用周期主要为{20，50,100}ms，假设生成三种不同周期的denm信息服从均匀分布，enb为denm信息配置了sps资源，在此条件下，在紧急突发安全消息生成时，三种sps资源当前处于空闲状态的概率各为1/2，且互不相关。同时，由于假设denm信息均匀分布，那么每种信息的发送概率均为1/3。由此可知，若以现有的调度请求作基准，现有的调度请求为17ms，当传输信息对时延的要求小于17ms时，即使不考虑三种不同周期的已知安全信息同时传输或部分同时传输的情况，与采用调度方式进行资源获取和传输的机制相比，利用现有周期完成信息提前传输的概率仍达到
如果系统因调度不及时而采用资源随机选择方式获取发送burst-msg的资源，在此条件下，由于随机选取资源的方式存在资源使用冲突的可能，将会降低突发分组信息的传输可靠性；而采用上述技术方案，则不会出现资源冲突的情况。如果在生成burst-msg信息时采用special-msg-b分组传输原始常规信息，系统将利用预分配的sps资源的预留位或填充位携带为burst-msg请求新资源的信息，减少原来的预留位或填充位，既能降低时延，又能提高资源利用率。