一种应用于车联异构网络的无线资源调度方法及装置与流程
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种应用于车联异构网络的无线资源调度方法及装置。
背景技术：
随着汽车保有量的不断提升，道路交通流急剧增加，交通拥堵和交通事故成为道路交通尤其是城市交通中的突出难题，而通过v2x(vehicletoeverything，车对外界的信息交换)通信组建车联网系统能有效提高车辆的智能水平和自动驾驶能力。面对有限的频谱资源，利用载波聚合技术将lte-v(longtermevolution-vehicle，长期演进)频段扩展到nr-v2x(newradio-vehicletoeverything，新空口)频段，可以扩大频谱资源，从而提供更高的传输速率以适应高级v2x应用场景。
现有的应用于车联网中的无线资源调度方法，大多针对单一种类业务进行分配。即便能够针对不同种类的业务，也是统一进行无线资源调度。而实际上不同种类的业务对于时延，丢包率和吞吐量等的需求各不相同，需要基于不同业务的特性为各种类的业务进行无线资源分配。此外，现有的研究方案也没有考虑在lte-v频段和nr-v2x频段下的车联异构网络的场景，导致无法有效利用let-v频段接入的稳定性与nr-v2x频段的大带宽。
可见，在保证各种业务的服务质量的前提下，如何在车联异构网络中针对不同种类业务分配频谱资源，是一个亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于提供一种应用于车联异构网络的无线资源调度方法及装置，以实现在保证各种业务的服务质量的前提下，在车联异构网络中针对不同种类业务分配频谱资源。
本发明实施例提供了一种应用于车联异构网络的无线资源调度方法，应用于基站侧资源调度器，所述方法包括：
在每一个资源调度周期内，接收各个车辆用户发送的至少一个业务请求，所述至少一个业务请求包括第一类请求、第二类请求和第三类请求中的至少一个，其中，所述第一类请求用于为基础安全业务请求资源，所述第二类请求用于为进阶安全业务请求资源，所述第三类请求用于为效率提升业务请求资源；
将所接收到的各个第二类请求和各个第三类请求存储于指定缓存区中；
为各个发送第一类请求的车辆用户，分配预设资源池中长期演进lte-v频段的时频资源块rb，所述预设资源池包括let-v频段和新空口nr-v2x频段；
在各个发送第一类请求的车辆用户的rb分配完成后，从所述指定缓存区中所存储的请求中，提取多个目标请求，从所述预设资源池中的剩余资源中，为各个发送所述目标请求的车辆用户分配rb。
可选地，所述为各个发送第一类请求的车辆用户，分配预设资源池中长期演进lte-v频段的时频资源块rb，包括：
为各个发送第一类请求的车辆用户，分配第一速率集合；其中，所述第一速率集合中的每一速率对应于一个发送第一类请求的车辆用户；
获取所述rb对应的平均传输速率，所述rb对应的平均传输速率是通过一个rb传输数据包时的速率；
根据所述第一速率集合以及所述rb对应的平均传输速率，计算每个发送第一类请求的车辆用户待分配的资源块数量；
针对每个发送第一类请求的车辆用户，按照该车辆用户待分配的资源块数量，为该车辆用户分配预设资源池中lte-v频段的rb。
可选地，所述为各个发送第一类请求的车辆用户，分配第一速率集合，包括：
步骤一，确定待利用的第一效用函数u(tv)；
其中，u(tv)＝βth,v(hv)+(1-β)ta,v(δav)
式中，tv为车辆用户v传输所述基础安全业务的数据包的传输间隔，th,v为确保车辆用户v安全的消息广播间隔，ta,v为确保车辆用户v定位准确的消息广播间隔，hv为车辆用户v的车头时距，β表示车辆用户对安全性和位置追踪准确度的需求的权重因子，δav为车辆用户v的关于当前时隙与上一时隙加速度差的绝对值；
步骤二，针对每个发送第一类请求的车辆用户，利用用于最大化所述效用函数u(tv)的函数值的第一优化公式，获得该车辆用户传输所述基础安全业务的数据包的传输间隔，其中，所述第一优化公式为：
限制条件(1)：
限制条件(2)：xv,k∈{0,1},tv∈(th,v,ta,v)
式中，xv,k为确定车辆用户v是否在rbk上进行基础安全业务传输的变量，n为发送第一类请求的车辆用户的数量，nb是分配给基础安全业务的rb数量，th,v为确保车辆用户v安全的消息广播间隔，ta,v为确保车辆用户v定位准确的消息广播间隔，其中，限制条件(1)表示一个rb只能调度给一个车辆用户，限制条件(2)表示xv,k的取值范围，当车辆被分配rb时取值为1，没有分配rb时取值为0；
步骤三，针对每个发送第一类请求的车辆用户，根据该车辆用户传输所述基础安全业务的传输间隔，以及所述基础安全业务的数据包，利用速率计算公式，计算为该车辆用户分配的车辆速率；
其中，所述速率计算公式为
步骤四，利用为各个发送第一类请求的车辆用户分配的车辆速率，构成第一速率集合。
可选地，从所述预设资源池中的剩余资源中，为各个发送所述目标请求的车辆用户分配rb，包括：
为各个发送所述目标请求的车辆用户，分配第二速率集合；其中，所述第二速率集合中的每一速率对应于一个发送所述目标请求的车辆用户；
获取所述rb对应的平均传输速率，所述rb对应的平均传输速率是通过一个rb传输数据包时的速率；
根据所述第二速率集合以及所述rb对应的平均传输速率，计算每个发送所述目标请求的车辆用户待分配的资源块数量；
针对每个发送目标请求的车辆用户，按照该车辆用户待分配的资源块数量，从所述预设资源池的剩余资源中，为该车辆用户分配rb。
可选地，为各个发送所述目标请求的车辆用户，分配第二速率集合，包括：
步骤一，确定第二效用函数ui,c,k，其中所述第二效用函数ui,c,k为：
式中，ri,c,k表示为车辆用户i分配载波c上的rbk时车辆用户i被分配的速率，
τi表示车辆用户i在所述预定缓存区域中等待的时间，τmax表示所述第二车辆用户所能容忍的最大等待时间；
步骤二，针对每个发送目标请求的车辆用户，利用用于最大化效用函数ui,c,k的函数值的第二优化公式，计算该车辆用户的车辆速率，其中，所述第二优化公式为：
限制条件(3)：
式中，ni是分配给车辆用户i的rb数量，vi为处于平坦衰落状态下rb对应的平均传输速率，k为需要进行rb分配的车辆总数，bi为所述缓冲区的数值大小限制，限制条件(3)表示车辆用户i被分配的速率小于bi，pi为ui,c,k的简化形式。
本发明实施例还提供一种应用于车联异构网络的无线资源调度装置，应用于基站侧资源调度器，所述装置包括：
请求接收模块，用于在每一个资源调度周期内，接收各个车辆用户发送的至少一个业务请求，所述至少一个业务请求包括第一类请求、第二类请求和第三类请求中的至少一个，其中，所述第一类请求用于为基础安全业务请求资源，所述第二类请求用于为进阶安全业务请求资源，所述第三类请求用于为效率提升业务请求资源；
请求存储模块，用于将所接收到的各个第二类请求和各个第三类请求存储于指定缓存区中；
第一资源分配模块，用于为各个发送第一类请求的车辆用户，分配预设资源池中长期演进lte-v频段的时频资源块rb，所述预设资源池包括let-v频段和新空口nr-v2x频段；
第二资源分配模块，用于在各个发送第一类请求的车辆用户的rb分配完成后，从所述指定缓存区中所存储的请求中，提取多个目标请求，从所述预设资源池中的剩余资源中，为各个发送所述目标请求的车辆用户分配rb。
可选地，所述第一资源分配模块，包括：
第一速率分配子模块，用于为各个发送第一类请求的车辆用户，分配第一速率集合；其中，所述第一速率集合中的每一速率对应于一个发送第一类请求的车辆用户；
第一速率获取子模块，用于获取所述rb对应的平均传输速率；
第一资源计算子模块，用于根据所述第一速率集合以及所述rb对应的平均传输速率，计算每个发送第一类请求的车辆用户待分配的资源块数量；
第一rb分配子模块，用于针对每个发送第一类请求的车辆用户，按照该车辆用户待分配的资源块数量，为该车辆用户分配预设资源池中lte-v频段的rb。
可选地，所述第二资源分配模块，包括：
第二速率分配子模块，用于为各个发送所述目标请求的车辆用户，分配第二速率集合；其中，所述第二速率集合中的每一速率对应于一个发送所述目标请求的车辆用户；
第二速率获取子模块，用于获取所述rb对应的平均传输速率；
第二资源计算子模块，用于根据所述第二速率集合以及所述rb对应的平均传输速率，计算每个发送所述目标请求的车辆用户待分配的资源块数量；
第二rb分配子模块，用于针对每个发送目标请求的车辆用户，按照该车辆用户待分配的资源块数量，从所述预设资源池的剩余资源中，为该车辆用户分配rb。
本发明实施例还提供一种资源调度器，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现本发明实施例所提供的任一应用于车联异构网络的无线资源调度方法步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本发明实施例所提供的任一应用于车联异构网络的无线资源调度方法步骤。
本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的应用于车联异构网络的无线资源调度方法。
本发明实施例有益效果：
本发明实施例提供的应用于车联异构网络的无线资源调度方法，通过运用一种资源调度器，处理三种不同的业务请求；并且，考虑到不同种类业务的时延要求，在处理不同种类的业务请求时，处理优先级不同，同时，考虑到不同业务对于无线资源的需求不同，为业务分配let-v频段或nr-v2x频段，以此保证各种业务的服务质量。可见，通过本方案，可以达到在保证各种业务的服务质量的前提下，在车联异构网络中针对不同种类业务分配频谱资源的效果。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种应用于车联异构网络的无线资源调度方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的车联异构网络场景图；
图3为本发明实施例所提供的车联网资源调度原理图；
图4为本发明实施例所提供的一种应用于车联异构网络的无线资源调度装置的结构示意图；
图5为本发明实施例所提供的一种资源调度器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了实现在保证各种业务的服务质量的前提下，在车联异构网络中针对不同种类业务分配频谱资源，本发明实施例提供了一种应用于车联异构网络的无线资源调度方法及装置。
下面首先对本发明实施例所提供的一种应用于车联异构网络的无线资源调度方法进行介绍。
本发明实施例中的异构网络为在lte-v频段和nr-v2x频段的异构网络。该lte-v频段为5905-5925mhz频段，nr-v2x频段为在5.9ghz频段中额外预留出的40mhz-200mhz频段。
为了理解本实施例的方法，图2示出了车联异构网络v2v(vehicletovehicle，车对车的信息交换)和v2i(vehicletoinfrastructure，车对基础设施的信息交换)混合场景的示意图。如图2所示，v2i通信采用基于lte-uu(lte蜂窝通信)接口的lte-v-cell(广域蜂窝式)通信标准进行数据传输，并在lte-v频段的基础上，采用跨频段的载波聚合技术聚合nr-v2x频段进行带宽扩展，从而满足高速率需求。v2v通信采用基于lte-pc5(lte直接通信)接口的lte-v-direct(短程直通式通信)技术。其中，每一个车辆用户vue最多建立一个v2v链路以及一个或两个v2i链路。假设有i辆车与基站enb采用v2i传输链路进行直接连接，其他v辆车采用v2v通信方式，或者采用一跳的方式与enb建立连接，即与已经和基站enb建立好链接的车辆进行通信，如图vue1、vue3，vue4和vue5，则采用v2v和v2i进行通信的用户可以分别表示为v＝{1,2,...,v}和i＝{1,2,...,i}。此外，在与enb直接连接的i辆车中，有部分车辆对带宽需求较高，会采用双连接的方式与基站gnb/rsu和基站enb进行连接，如图2中车辆vue2所示。lte-v授权频段可用的rb数量为ns，在nr频段可用的rb数量为ng，此外基站enb和基站gnb/rsu分别与4g核心网络epc和5g核心网络ngc相连接，基站enb和基站gnb/rsu之间可以进行信息交互。
另外，车辆用户的业务类型分为安全业务和非安全业务。该安全业务又分为基础安全类业务和进阶安全业务，非安全业务即效率提升业务。本实施例中，基础安全业务数据包在车联异构网络中通过v2v链路传输，进阶安全业务和效率提升业务数据包在车联异构网络中进行v2i链路传输。
具体的，基础安全业务又被称作信标消息，指的是发送车辆用户的状态信息的业务，主要以1至10hz的频率发送，信标消息的发送频率可以根据车辆用户的位置，速度，加速度等信息进行调整。
进阶安全业务指的是车辆用户配备的可以拍摄周围环境的摄像头产生的视频流业务。车辆用户将这些视频上传到服务器中心进行视频分析后，中心可以重建来自不同车辆用户的视频，以满足不同用户可能需要不同的视频的需求。示例性的，车辆在复杂的角落行驶过程中，司机需要周围的鸟瞰图，甚至是转向道路上的现场视频，从而保证行车安全。
效率提升业务指的是能够提升车辆用户行车效率的业务，例如，实时地图更新服务。这些服务的传输速率随着信道条件和网络负载条件的不同而变化。
如图1所示，本发明实施例所提供的一种应用于车联异构网络的无线资源调度方法，应用于基站测的资源调度器，可以包括如下步骤：
s101，在每一个资源调度周期内，接收各个车辆用户发送的至少一个业务请求，所述至少一个业务请求包括第一类请求、第二类请求和第三类请求中的至少一个，其中，所述第一类请求用于为基础安全业务请求资源，所述第二类请求用于为进阶安全业务请求资源，所述第三类请求用于为效率提升业务请求资源；
s102，将所接收到的各个第二类请求和各个第三类请求存储于指定缓存区中；
由于调度器直接处理发送各个第一类请求的数据包，待发送第一类请求的数据包处理完成后，再处理发送各个第二类请求和各个第三类请求的数据包，所以将所接收到的各个第二类请求和各个第三类请求存储于指定缓存区中。
该缓存区中业务请求的数据包可以为队列排布，缓存区中的数据包按照等待的时间顺序在缓存区中排列，或者，该缓存区中的数据包按照时间阈值的大小关系排列，例如，等待时长为0-5ms的数据包在缓存区中随意排列，等待时长为5-10ms的数据包在缓存区中随意排列，但等待时长为5-10ms的数据包的排列顺序均在等待时长为0-5ms的数据包之前。
s103，为各个发送第一类请求的车辆用户，分配预设资源池中长期演进lte-v频段的时频资源块rb，所述预设资源池包括let-v频段和新空口nr-v2x频段；
其中，由于基础安全业务具有最高优先级，所以首先针对基础安全业务进行资源调度。因为lte-v频段与nr-v2x的频段之间的频谱具有差异性，且lte-v授权频段的资源有限，所以其可提供的数据传输速率相对较小，但是可保证数据包传输的低时延，适合传输保障服务质量的基础安全业务数据。
为了方案清楚及布局清晰，下文对所述为各个发送第一类请求的车辆用户，分配预设资源池中长期演进lte-v频段的时频资源块rb的步骤的具体实现方式进行举例介绍。
s104，在各个发送第一类请求的车辆用户的rb分配完成后，从所述指定缓存区中所存储的请求中，提取多个目标请求，从所述预设资源池中的剩余资源中，为各个发送所述目标请求的车辆用户分配rb。
其中，从指定缓存区所存储的请求中，提取多个目标请求时，所考虑的因素可以为在一种，或者多种。示例性的，可以利用等待时间、车辆用户被分配的速率、缓冲区的大小限制为缓存区中车辆用户的请求设置优先级，以优先级作为考虑因素，此时，可以选取优先级高的车辆用户的请求，作为目标请求；或者，以等待时间作为考虑因素，此时，可以选取等待时间超过预定阈值的车辆用户的请求，作为目标请求；或者，以指定缓存区中所存储请求队列的队列排名作为考虑因素，此时，可以选取前n个请求，作为目标请求。
为了方案清楚及布局清晰，下文对所述从所述预设资源池中的剩余资源中，为各个发送所述目标请求的车辆用户分配rb的步骤进行举例介绍。
由上可见，本发明实施例提供的应用于车联异构网络的无线资源调度方法，通过运用一种资源调度器，处理三种不同的业务请求；并且，考虑到不同种类业务的时延要求，在处理不同种类的业务请求时，处理优先级不同，同时，考虑到不同业务对于无线资源的需求不同，为业务分配let-v频段或nr-v2x频段，以此保证各种业务的服务质量。可见，通过本方案，可以达到在保证各种业务的服务质量的前提下，在车联异构网络中针对不同种类业务分配频谱资源的效果。
下面对所述为各个发送第一类请求的车辆用户，分配预设资源池中长期演进lte-v频段的时频资源块rb的步骤的具体实现方式进行详细介绍。
示例性的，为各个发送第一类请求的车辆用户，分配预设资源池中长期演进lte-v频段的时频资源块rb，包括步骤a1-a4：
步骤a1，为各个发送第一类请求的车辆用户，分配第一速率集合；其中，所述第一速率集合中的每一速率对应于一个发送第一类请求的车辆用户；
步骤a2，获取所述rb对应的平均传输速率，所述rb对应的平均传输速率是通过一个rb传输数据包时的速率；
步骤a3，根据所述第一速率集合以及所述rb对应的平均传输速率，计算每个发送第一类请求的车辆用户待分配的资源块数量；
步骤a4，针对每个发送第一类请求的车辆用户，按照该车辆用户待分配的资源块数量，为该车辆用户分配预设资源池中lte-v频段的rb。
其中，步骤a1包括步骤一到步骤四：
具体的，步骤一，确定待利用的第一效用函数u(tv)；
其中，u(tv)＝βth,v(hv)+(1-β)ta,v(δav)
式中，tv为车辆用户v传输所述基础安全业务的数据包的传输间隔，th,v为确保车辆用户v安全的消息广播间隔，ta,v为确保车辆用户v定位准确的消息广播间隔，hv为车辆用户v的车头时距，β表示车辆用户对安全性和位置追踪准确度的需求的权重因子，δav为车辆用户v的关于当前时隙与上一时隙加速度差的绝对值；
具体的，th,v为确保车辆用户v安全的消息广播间隔。如果车辆的运动状况稳定，邻居车辆可以通过之前接收到的基础安全业务数据包推断出车辆用户v的位置，则该车辆用户v可以在一个或若干个时隙中不发送基础安全业务数据包，以节省资源。如果车辆的运动状况变化较大，例如，通过路口交通灯后加速，遇到事故紧急刹车等，则需要缩短其基础安全业务数据包的广播间隔，使得邻居车辆能够准确和及时地了解该车辆用户v的状态。因此，将保证车辆v的基本安全的消息广播间隔为th,v定义如下：
其中，hv为车辆用户v的车头时距，是衡量车辆用户之间安全性的衡量指标，定义为hv＝lv/u，其中lv是车辆用户v与邻居车辆之间的距离，u是车辆用户v的当前速度；hmin为预设最小车头时距；hmax为预设最大车头时距；tmax为基础安全业务数据包的最大传输间隔，tmin为基础安全业务数据包的最小传输间隔；
ta,v为确保车辆用户v定位准确的消息广播间隔，由于车辆位置估计不准确的主要原因是车速突变，而车速突变可以用车辆加速度的变化来反映，因此定义确保车辆用户v定位准确的消息广播间隔为ta,v如下：
其中，δav为车辆用户v的关于当前时隙与上一时隙加速度差的绝对值，|δamax|为车辆用户v的关于当前时隙与上一时隙最大的加速度差的绝对值，例如，最大加速度的值为a，最大减速度的值为-b，|δamax|＝|a-(-b)|；
β表示车辆用户对安全性和位置追踪准确度的需求的权重因子，因为车辆的安全一般更加重要，所以一般取值为0.5-1。
步骤二，针对每个发送第一类请求的车辆用户，利用用于最大化所述效用函数u(tv)的函数值的第一优化公式，获得该车辆用户传输所述基础安全业务的数据包的传输间隔，其中，所述第一优化公式为：
限制条件(1)：
限制条件(2)：xv,k∈{0,1},tv∈(th,v,ta,v)
式中，xv,k为确定车辆用户v是否在rbk上进行基础安全业务传输的变量，n为发送第一类请求的车辆用户的数量，nb是分配给基础安全业务的rb数量，th,v为确保车辆用户v安全的消息广播间隔，ta,v为确保车辆用户v定位准确的消息广播间隔，其中，限制条件(1)表示一个rb只能调度给一个车辆用户，限制条件(2)表示xv,k的取值范围，当车辆被分配rb时取值为1，没有分配rb时取值为0；
步骤三，针对每个发送第一类请求的车辆用户，根据该车辆用户传输所述基础安全业务的传输间隔，以及所述基础安全业务的数据包，利用速率计算公式，计算为该车辆用户分配的车辆速率；
其中，所述速率计算公式为
sbeacon的数值为预设数值，具体的，数值可以为6400比特、6000比特等足够用于传输基础安全业务数据包的数值。
步骤四，利用为各个发送第一类请求的车辆用户分配的车辆速率，构成第一速率集合，可表示为rv＝{r1,r2,…,rv}。
在步骤a3中，根据公式
下文对所述从所述预设资源池中的剩余资源中，为各个发送所述目标请求的车辆用户分配rb的步骤进行详细介绍。
示例性的，从所述预设资源池中的剩余资源中，为各个发送所述目标请求的车辆用户分配rb，包括步骤b1-b4：
步骤b1，为各个发送所述目标请求的车辆用户，分配第二速率集合；其中，所述第二速率集合中的每一速率对应于一个发送所述目标请求的车辆用户；
步骤b2，获取所述rb对应的平均传输速率，所述rb对应的平均传输速率是通过一个rb传输数据包时的速率；
步骤b3，根据所述第一速率集合以及所述rb对应的平均传输速率，计算每个发送第一类请求的车辆用户待分配的资源块数量；
步骤b4，针对每个发送第一类请求的车辆用户，按照该车辆用户待分配的资源块数量，为该车辆用户分配预设资源池中lte-v频段的rb。
其中，步骤b1包括步骤一到步骤二：
步骤一，确定第二效用函数ui,c,k，其中所述第二效用函数ui,c,k为：
式中，ri,c,k表示为车辆用户i分配载波c上的rbk时车辆用户i被分配的速率，
τi表示车辆用户i在所述预定缓存区域中等待的时间，τmax表示所述第二车辆用户所能容忍的最大等待时间；当τi>τmax时，将丢弃队首等待的数据包，原来的第二个数据包变成队首数据包，并根据该数据包重新计算τi与f(τi)。
步骤二，针对每个发送目标请求的车辆用户，利用用于最大化效用函数ui,c,k的函数值的第二优化公式，计算该车辆用户的车辆速率；
示例性的，在一种实现方式中，所述第二优化公式为：
限制条件(3)：
式中，ni是分配给车辆用户i的rb数量，vi为处于平坦衰落状态下rb对应的平均传输速率，k为需要进行rb分配的车辆总数，bi为所述缓冲区的数值大小限制，限制条件(3)表示车辆用户i的被分配的ri小于bi，pi为ui,c,k的简化形式。
该第二优化公式是一个整数规划问题，其由一个混合整数规划问题简化而来，该混合整数规划问题如下式：
限制条件(4)
限制条件(5)
式中，yi,c为车辆用户i使用的频段，多频段聚合系统中包含一个lte-v频段和一个nr-v2x频段，所以频段索引号c＝1,2，当yv,c＝1时表示车辆用户i只能使用lte-v频段，当yv,c＝2时，车辆用户i可以同时使用lte-v和nr-v2x频段，由于效率提升业务和进阶安全业务的传输速率随信道条件与网络负载状况而变化，由于nr-v2x频段相较于lte-v频段拥有较大的可用带宽，能提供高的数据传输速率，但是其不稳定地接入，使得其很难保证实时业务的服务质量，所以传输效率提升业务的数据由nr-v2x频段传输；为了满足延迟和丢包率的要求，进阶安全业务通过载波聚合技术同时利用lte-v频段和nr-v2x的频段传输；xv,c,k＝1表示在频段c上的rbk被分配给了车辆用户i；nc表示可分配的rb数量，bi为所述缓冲区的数值大小限制，限制条件(4)表示一个rb只能调度给一个车辆用户，限制条件(5)表示车辆用户i被分配的速率小于bi。
由于每个rb在一个调度周期内只能分配给一个车辆用户，故上述问题是混合整数规划问题，即为np-hard问题，其最优解只能通过穷举法得到，但是其时间复杂度与车辆用户和rb数量之间呈指数关系增长，为了解决此优化问题，则将上述的混合整数规划问题退化为一个整数规划问题，在获取优化问题的最优解后，再进行每个频段上的rb资源调度。
由于车联网用户位置的动态变化，资源调度器更倾向于为vue分配具有更好的信道条件的rb以避免深衰落效应，l(1≤l≤r)，
因此上述混合整数规划问题可以简化为下式：
限制条件(6)
再针对lte-v频段和nr-v2x频段分别进行资源调度，可将问题进一步简化为下式：
因此该问题被简化为一个与ni有关的可在多项式时间内利用动态规划的方法求解的整数规划问题。
示例性的，通过定义两个整数l(1≤l≤r)和ln(1≤ln≤cn)，并定义fm(ln)作为前m辆车消耗带宽资源ln所能取得的最大效用函数值，假设wi＝min{ri,i∈i}
当l＝1时，
当l＝2,…,r时，
通过迭代能够获得最优方案对应状态fm(ln)以及分配的rb数量ni，因此进阶安全业务和效率提升业务被分配的速率可以根据效用函数ui,c,k以及ni得出，最终，构成第二速率集合，可以表示为ri＝{r1,r2,…,ri}。
在步骤b3中，运用公式
为了更好的理解本实施例提供的应用于车联异构网络的无线资源调度方法，下面结合图3的车联网资源调度原理图，对本实施例中的方法进行介绍：
基站侧资源调度器在每一个资源调度周期内，接收各个车辆用户发送的至少一个业务请求，该至少一个业务请求包括第一类请求、第二类请求和第三类请求中的至少一个，其中，第一类请求用于为基础安全业务请求资源，第二类请求用于为进阶安全业务请求资源，第三类请求用于为效率提升业务请求资源；其中，发送第一类请求的车辆用户和与基站直连的车辆用户建立v2v一跳链路，从而与基站进行连接。
将所接收到的各个第二类请求和各个第三类请求存储于用户数据缓存区中；其中，发送第二类请求和第三类请求的车辆用户，通过v2i单载波链路或v2i双链接链路与基站进行连接。
基站侧的资源调度器为各个发送第一类请求的车辆用户，分配预设资源池中lte-v频段的时频资源块rb，该预设资源池包括let-v频段和nr-v2x频段；
在各个发送第一类请求的车辆用户的rb分配完成后，从所述指定缓存区中所存储的请求中，提取多个目标请求，从预设资源池中的剩余资源中，为各个发送所述目标请求的车辆用户分配rb；其中，任一目标请求的等待时长大于在提取多个目标请求后所述指定缓存中所剩余的请求。第二类请求通过载波聚合技术可以同时利用let-v频段和nr-v2x频段，第三类请求可以利用nr-v2x频段。
相应于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种应用于车联异构网络的无线资源调度装置，如图4所示，可以包括：
请求接收模块410，用于在每一个资源调度周期内，接收各个车辆用户发送的至少一个业务请求，所述至少一个业务请求包括第一类请求、第二类请求和第三类请求中的至少一个，其中，所述第一类请求用于为基础安全业务请求资源，所述第二类请求用于为进阶安全业务请求资源，所述第三类请求用于为效率提升业务请求资源；
请求存储模块420，用于将所接收到的各个第二类请求和各个第三类请求存储于指定缓存区中；
第一资源分配模块430，用于为各个发送第一类请求的车辆用户，分配预设资源池中长期演进lte-v频段的时频资源块rb，所述预设资源池包括let-v频段和新空口nr-v2x频段；
第二资源分配模块440，用于在各个发送第一类请求的车辆用户的rb分配完成后，从所述指定缓存区中所存储的请求中，提取多个目标请求，从所述预设资源池中的剩余资源中，为各个发送所述目标请求的车辆用户分配rb。
可选地，所述第一资源分配模块，包括：
第一速率分配子模块，用于为各个发送第一类请求的车辆用户，分配第一速率集合；其中，所述第一速率集合中的每一速率对应于一个发送第一类请求的车辆用户；
第一速率获取子模块，用于获取所述rb对应的平均传输速率；
第一资源计算子模块，用于根据所述第一速率集合以及所述rb对应的平均传输速率，计算每个发送第一类请求的车辆用户待分配的资源块数量；
第一rb分配子模块，用于针对每个发送第一类请求的车辆用户，按照该车辆用户待分配的资源块数量，为该车辆用户分配预设资源池中lte-v频段的rb。
可选地，第二资源分配模块，包括：
第二速率分配子模块，用于为各个发送所述目标请求的车辆用户，分配第二速率集合；其中，所述第二速率集合中的每一速率对应于一个发送所述目标请求的车辆用户；
第二速率获取子模块，用于获取所述rb对应的平均传输速率；
第二资源计算子模块，用于根据所述第二速率集合以及所述rb对应的平均传输速率，计算每个发送所述目标请求的车辆用户待分配的资源块数量；
第二rb分配子模块，用于针对每个发送目标请求的车辆用户，按照该车辆用户待分配的资源块数量，从所述预设资源池的剩余资源中，为该车辆用户分配rb。
可选地，所述第一速率获取子模块，包括：
第一函数确定单元，用于确定待利用的第一效用函数u(tv)；
其中，u(tv)＝βth,v(hv)+(1-β)ta,v(δav)
式中，tv为车辆用户v传输所述基础安全业务的数据包的传输间隔，th,v为确保车辆用户v安全的消息广播间隔，ta,v为确保车辆用户v定位准确的消息广播间隔，hv为车辆用户v的车头时距，β表示车辆用户对安全性和位置追踪准确度的需求的权重因子，δav为车辆用户v的关于当前时隙与上一时隙加速度差的绝对值；
传输间隔获得单元，用于针对每个发送第一类请求的车辆用户，利用用于最大化所述效用函数u(tv)的函数值的第一优化公式，获得该车辆用户传输所述基础安全业务的数据包的传输间隔，其中，所述第一优化公式为：
限制条件(1)：
限制条件(2)：xv,k∈{0,1},tv∈(th,v,ta,v)
式中，xv,k为确定车辆用户v是否在rbk上进行基础安全业务传输的变量，n为发送第一类请求的车辆用户的数量，nb是分配给基础安全业务的rb数量，th,v为确保车辆用户v安全的消息广播间隔，ta,v为确保车辆用户v定位准确的消息广播间隔，其中，限制条件(1)表示一个rb只能调度给一个车辆用户，限制条件(2)表示xv,k的取值范围，当车辆被分配rb时取值为1，没有分配rb时取值为0；
第一速率计算单元，用于针对每个发送第一类请求的车辆用户，根据该车辆用户传输所述基础安全业务的传输间隔，以及所述基础安全业务的数据包，利用速率计算公式，计算为该车辆用户分配的车辆速率；
其中，所述速率计算公式为
集合构成单元，利用为各个发送第一类请求的车辆用户分配的车辆速率，构成第一速率集合。
可选地，所述第二速率分配子模块，包括：
第二函数确定单元，用于确定第二效用函数ui,c,k，其中所述第二效用函数ui,c,k为：
式中，ri,c,k表示为车辆用户i分配载波c上的rbk时车辆用户i被分配的速率，
τi表示车辆用户i在所述预定缓存区域中等待的时间，τmax表示所述第二车辆用户所能容忍的最大等待时间；
第二速率计算单元，针对每个发送目标请求的车辆用户，利用用于最大化效用函数ui,c,k的函数值的第二优化公式，计算该车辆用户的车辆速率，其中，所述第二优化公式为：
限制条件(3)：
式中，ni是分配给车辆用户i的rb数量，vi为处于平坦衰落状态下rb的对应的平均传输速率，k为需要进行rb分配的车辆总数，bi为所述缓冲区的数值大小限制，限制条件(3)表示车辆用户i被分配的速率小于bi，pi为ui,c,k的简化形式。
本发明实施例还提供了一种资源调度器，如图5所示，包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信，
存储器503，用于存放计算机程序；
处理器501，用于执行存储器503上所存放的程序时，实现本发明实施例所提供的一种应用于车联异构网络的无线资源调度步骤。
上述资源调度器提到的通信总线可以是外设部件互连标准(peripheralcomponentinterconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extendedindustrystandardarchitecture，eisa)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述资源调度器与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory，nvm)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一应用于车联异构网络的无线资源调度方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一应用于车联异构网络的无线资源调度方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
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