專利名稱：一種廣播優(yōu)先的車載自組網(wǎng)絡(luò)服務(wù)調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車載自組網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高效的基于廣播優(yōu)先的服 務(wù)調(diào)度方法，解決路邊單元上處理能力不足以及信道帶寬浪費(fèi)的問(wèn)題，本方法適用于包 括車載單元、路邊單元的車載自組網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在車載自組網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用此方法能夠減少信 道帶寬浪費(fèi)，防止部分服務(wù)請(qǐng)求因?yàn)槁愤厗卧幚砟芰Σ蛔愣У那闆r，提高路邊單 元處理車載單元請(qǐng)求的效率以及服務(wù)請(qǐng)求率。
背景技術(shù)：
車載自組網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad-hoc Networks, VANET)是移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)的一種形
式，適用于鄰近的幾輛車之間以及車輛與附近固定設(shè)施進(jìn)行通訊的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其 目的是為司機(jī)提供一個(gè)安全、舒適的交通環(huán)境，同時(shí)對(duì)道路信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)交 通智能化。車載自組網(wǎng)絡(luò)是一種無(wú)中心節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)。其通訊分為兩部分，車與車之間通訊 以及車輛與路邊單元(Roadside Unit，RSU)的通訊。車輛上、道路兩側(cè)以及十字路口處 安裝電子裝置從而實(shí)現(xiàn)通訊。給司機(jī)提供事故警告信息、道路標(biāo)識(shí)提示以及實(shí)時(shí)交通情 況，從而增加司機(jī)行駛的安全系數(shù)，為司機(jī)選擇最佳行駛路線提供便利。車載自組網(wǎng)絡(luò)中RSU上的服務(wù)調(diào)度方法至關(guān)重要。當(dāng)車輛向RSU發(fā)送服務(wù)請(qǐng) 求后，RSU需要對(duì)服務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行接收并且將服務(wù)發(fā)送給請(qǐng)求的車輛。在這個(gè)過(guò)程中就需 要服務(wù)調(diào)度方法來(lái)支撐。服務(wù)調(diào)度方法與傳統(tǒng)的服務(wù)調(diào)度不同在傳統(tǒng)的服務(wù)調(diào)度中， 服務(wù)端可以有足夠的時(shí)間向用戶提供服務(wù)而不用擔(dān)心用戶會(huì)與服務(wù)器失去連接，但是在 車載自組網(wǎng)絡(luò)中由于車輛是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)而RSU是固定的，車輛在行駛過(guò)程中處于RSU通訊 范圍內(nèi)的時(shí)間是有限的，這樣給RSU發(fā)送服務(wù)的時(shí)間也是有限的；同時(shí)上行請(qǐng)求報(bào)文和 下行服務(wù)報(bào)文共享同一個(gè)帶寬，當(dāng)車輛發(fā)送的請(qǐng)求過(guò)多時(shí)帶寬競(jìng)爭(zhēng)也尤為激烈，綜上想 要滿足所有報(bào)文請(qǐng)求是十分困難的。這樣一個(gè)高效的服務(wù)調(diào)度方法在處理請(qǐng)求時(shí)就尤為 重要。目前國(guó)內(nèi)外比較著名的服務(wù)調(diào)度方法有先來(lái)先服務(wù)方法(First Come First Serve, FCFS)、最早截止期限先服務(wù)方法(First Deadline First，F(xiàn)DF)、最小服務(wù)報(bào)文長(zhǎng)度先服務(wù) 方法(Smallest Data-Size First，SDF)以及基于優(yōu)先級(jí)的服務(wù)調(diào)度方法。FCFS方法意思是最早到達(dá)的服務(wù)請(qǐng)求將會(huì)被最早服務(wù)。這是最簡(jiǎn)單的一種方 法，實(shí)現(xiàn)也十分方便，資源消耗最小。但是FCFS并不考慮到服務(wù)請(qǐng)求的輕重緩急，不 涉及待發(fā)送的服務(wù)數(shù)據(jù)包大小以及服務(wù)請(qǐng)求的截止期限，因此在VANET中，這種調(diào)度方 法并不合理。FDF方法對(duì)FCFS方法做出了 一定的改進(jìn)，該方法考慮到了在VANET服務(wù)調(diào)度 中截止期限這一重要因素。通常情況下，車輛不會(huì)停下等待RSU的服務(wù)應(yīng)答，一旦車 輛駛過(guò)RSU的通訊范圍，該服務(wù)報(bào)文即使在RSU上被發(fā)送出去，也不會(huì)有車輛對(duì)其進(jìn)行 接收，從而造成信道的浪費(fèi)。因此報(bào)文請(qǐng)求的截止期限可以被認(rèn)為是判斷報(bào)文請(qǐng)求是否有效的一種方法，請(qǐng)求報(bào)文中截止期限越早，說(shuō)明發(fā)送該車輛越快要離開(kāi)RSU的通訊范 圍，因此對(duì)服務(wù)的要求也就越高。FDF方法保證了這一點(diǎn)。但是截止期限顯然不是服務(wù) 調(diào)度中唯一需要考慮的限制因素，在SDF方法中，考慮到了待發(fā)送的服務(wù)數(shù)據(jù)包大小的 因素，并提出服務(wù)報(bào)文越小，越應(yīng)及早發(fā)送。這樣在相同的時(shí)間內(nèi)，在RSU發(fā)送能力一 定的情況下，發(fā)送報(bào)文的數(shù)量也就最多。同樣地，該方法也是單一的考慮報(bào)文大小的問(wèn) 題，也不能很好的解決問(wèn)題。隨后，一種同時(shí)考慮到截止期限問(wèn)題，又考慮到數(shù)據(jù)包大小問(wèn)題的D*S方法被 提了出來(lái)。在D*S方法中，引入一個(gè)新的變量DS_value，用來(lái)計(jì)算每一條請(qǐng)求報(bào)文的服 務(wù)權(quán)重。服務(wù)報(bào)文的DS_value值越大，服務(wù)也就越早。DS_value的計(jì)算如公式⑵所 示DS_value = (deadline—startTime) /dataSize (2)其中deadline為每個(gè)報(bào)文的截止期限，StartTime為報(bào)文的開(kāi)始時(shí)間，dataSize為
所需要的服務(wù)報(bào)文長(zhǎng)度。D*S方法已經(jīng)囊括了服務(wù)調(diào)度方法中最基本的兩個(gè)因素，并且包含優(yōu)先級(jí)思想 的雛形。最近的幾年內(nèi)，服務(wù)調(diào)度方法領(lǐng)域中產(chǎn)生新的基于優(yōu)先級(jí)的服務(wù)調(diào)度方法。該 方法根據(jù)服務(wù)的不同類型以及它們的緊急程度，分別編上不同的優(yōu)先權(quán)等級(jí)，并且將該 等級(jí)體現(xiàn)在權(quán)值計(jì)算公式中，如公式(3)所示
τττ . , priority χ (deadline - startTime)
權(quán)利要求
1. 一種應(yīng)用于車載自組網(wǎng)絡(luò)中車輛與路邊單元的通訊的基于廣播優(yōu)先的服務(wù)調(diào)度方 法，具體步驟包括請(qǐng)求插入路邊單元服務(wù)隊(duì)列階段和路邊單元對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)階段； 請(qǐng)求插入路邊單元服務(wù)隊(duì)列階段的操作步驟如下步驟 1.1 規(guī)定每一個(gè)報(bào)文的格式為 < VehicleID，type，StartTime，deadline > 四 元組；每一個(gè)報(bào)文都有一個(gè)截止期限D(zhuǎn)eadline以及開(kāi)始時(shí)間startTime，同時(shí)在路邊單元 RSU上獲取到每一個(gè)服務(wù)報(bào)文的長(zhǎng)度DataSize，將每個(gè)報(bào)文的截止期限、開(kāi)始時(shí)間和所 需要的服務(wù)報(bào)文的長(zhǎng)度記錄在變量D1. ST1和S1中；步驟1.2:設(shè)定不同服務(wù)報(bào)文的優(yōu)先級(jí)根據(jù)服務(wù)報(bào)文的類型以及輕重緩急程度人為 的規(guī)定為不同等級(jí)，將每個(gè)服務(wù)報(bào)文的優(yōu)先級(jí)記錄在變量P1中；步驟1.3:設(shè)定不同服務(wù)報(bào)文的廣播系數(shù)歸類已經(jīng)接收到的請(qǐng)求報(bào)文，查看服務(wù)隊(duì) 列中是否有相同請(qǐng)求，若有相同請(qǐng)求，則修改該服務(wù)隊(duì)列的廣播系數(shù)B1,并更新D1以及 ST1的值；若無(wú)相同請(qǐng)求，則將其廣播系數(shù)記為1，并將廣播系數(shù)記錄在變量B1中；步驟1.4:根據(jù)步驟1.1-1.3所述，得到參數(shù)D,、ST1^ S,、P1以及B1;然后根據(jù)公 式(1)所示計(jì)算服務(wù)報(bào)文的權(quán)值，并按權(quán)值從大到小的順序?qū)⑵洳迦敕?wù)隊(duì)列中；若服 務(wù)隊(duì)列中原本已有相同請(qǐng)求的服務(wù)報(bào)文，則根據(jù)新修改的參數(shù)重新計(jì)算該服務(wù)報(bào)文的權(quán) 值，并按權(quán)值從大到小的順序?qū)⑵渲匦略诜?wù)隊(duì)列中排列位置； PX(D1-S^)XBlW「 I⑴其中D1為每個(gè)報(bào)文的截止期限、ST1為報(bào)文的開(kāi)始時(shí)間、S1為所需要的服務(wù)報(bào)文長(zhǎng) 度、P1為報(bào)文的優(yōu)先級(jí)、B1報(bào)文的廣播系數(shù)；步驟1.5:清理服務(wù)隊(duì)列中非法的請(qǐng)求報(bào)文，所述非法請(qǐng)求報(bào)文是由于截止期限已到 但是服務(wù)報(bào)文尚未發(fā)送出，從而導(dǎo)致該報(bào)文成為無(wú)效報(bào)文；步驟1.6: RSU時(shí)刻監(jiān)聽(tīng)車輛傳來(lái)的請(qǐng)求報(bào)文，一旦獲取，立即將其暫時(shí)存放在接收 隊(duì)列中，并且按照步驟1.1至步驟1.5將其插入服務(wù)隊(duì)列中；步驟1.7: RSU服務(wù)隊(duì)列若不為空，則開(kāi)啟新進(jìn)程轉(zhuǎn)入路邊單元對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)階 段；反之則繼續(xù)執(zhí)行步驟1.1 ；路邊單元對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)階段的操作步驟如下步驟2.1:獲取RSU上服務(wù)隊(duì)列隊(duì)頭的服務(wù)報(bào)文，檢查該服務(wù)報(bào)文所包含的最晚截止 期限，將該截止期限存到D1中；步驟2.2:比較D1與當(dāng)前時(shí)刻，若D1K當(dāng)前時(shí)刻早，則該服務(wù)報(bào)文有效，可以被發(fā) 送，反之，則將該報(bào)文丟棄，繼續(xù)執(zhí)行步驟2.1;步驟2.3:分析取得的合法服務(wù)報(bào)文，讀出其廣播系數(shù)B1,若該廣播系數(shù)為1，則將 其報(bào)文中的車輛編號(hào)讀出，并且向該車輛發(fā)送服務(wù)報(bào)文；若該廣播系數(shù)大于1，則將該 報(bào)文廣播發(fā)送；步驟2.4:探測(cè)RSU上服務(wù)隊(duì)列，若RSU上服務(wù)隊(duì)列不為空，則繼續(xù)執(zhí)行步驟2.1; 反之則延遲一段時(shí)間后重復(fù)步驟2.4的工作。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種高效的廣播優(yōu)先的服務(wù)調(diào)度方法，適用于車載自組網(wǎng)絡(luò)中車輛與路邊單元的通訊。本服務(wù)調(diào)度方法分為請(qǐng)求插入路邊單元服務(wù)隊(duì)列和路邊單元對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)兩個(gè)階段組成。請(qǐng)求插入路邊單元服務(wù)隊(duì)列階段是服務(wù)調(diào)度方法的重心，在路邊單元的服務(wù)隊(duì)列上實(shí)現(xiàn)了有效的對(duì)請(qǐng)求排列；而路邊單元對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)階段則完成第一階段的后續(xù)工作，路邊單元對(duì)車輛發(fā)來(lái)的請(qǐng)求進(jìn)行選擇服務(wù)或者丟棄。本調(diào)度方法主要針對(duì)以往的簡(jiǎn)單優(yōu)先級(jí)策略未能考慮到通信模式的區(qū)別，未能將多車發(fā)送的相同請(qǐng)求進(jìn)行統(tǒng)一服務(wù)，從而造成信道帶寬浪費(fèi)這一問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)對(duì)多車發(fā)送的相同請(qǐng)求統(tǒng)一進(jìn)行廣播服務(wù)，使得增加信道利用率并且減輕路邊單元的負(fù)荷。
文檔編號(hào)G08G1/09GK102013162SQ20101056213
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者丁嶸, 李曉光 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)