一种基于优先级的VANETs数据分发方法技术

本发明专利技术公开了一种基于优先级的VANETs数据分发方法，属于车载网技术领域，本发明专利技术将路边基站RSU作为信息源，车辆作为数据请求和接收的客户端，首先把交互的信息按照业务类型进行高低优先级分类，高优先级，低优先级赋予不同的权重值；然后根据车辆请求的数据，行驶的位置、速度信息进行效用评估，效用评估考虑请求数据的权重、数据的请求量、数据请求的过期时间、车辆的聚合度、车辆与信息源的几何距离因素，综合以上因素求出效用值，最后根据求出的效用值利用网络编码技术对数据进行编码传输，本发明专利技术区分优先级的基于网络编码的V2R数据传输方法，在保证安全应用类数据的传输效果的同时兼顾用户应用类数据的传输效率，从而改善整个系统的传输性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于优先级的VANETs数据分发方法
本专利技术涉及一种基于优先级的VANETs数据分发方法，属于无线通信车载网

技术介绍
随着无线通信技术的发展、以及机械自动化等多学科的交叉渗透，车载自组织网络(VehicularAdhocNetworks,VANETs)作为传统移动自组织网络(MobileAdhocNetworks,MANETs)的一种特殊形式被提出，专门用于车辆领域的无线数据交互。在VANETs中，车辆和路边通信基站、以及其他设施间形成小型通信网络，数据可以在车辆间进行传输和交换，也可以在车辆和路边基础设施(RoadSideUnit,RSU)之间进行通信。依赖于车间(VehicletoVehicle,V2V)通信和车/路(VehicletoRSU,V2R)通信这两种主流通信模式，车载自组织网能够提供两大类服务应用，一类是安全应用，主要解决行车安全问题，另一类是用户应用，主要为用户提供增值业务，如满足乘客的娱乐需求等。VANETs安全应用能够显著降低交通事故的数量。例如，汽车在高速公路上行驶时，司机通常只有很短的时间对前方车辆的动作做出判断和反应，如果前方发生交通事故，正在朝事故发生点行驶的车辆常常在司机开始刹车或者停下来之前就和事故车辆发生碰撞，VANETs的安全应用业务能够在车辆发生事故时，及时的将事故信息及安全提醒消息转发给范围内的所有车辆，提示司机尽早应对，从而避免连续相撞事件的发生。此外，安全应用还能为司机提供实时路况信息、道路导航信息等，使司机能够提前做好行车规划，保证行驶安全。在行车中除了要保证安全外，增值类业务也是不可或缺的。VANETs用户应用可以在行程中为乘客提供娱乐服务，比如Internet访问、点对点(PeertoPeer,P2P)应用等，同时运营商或相关服务商也可以通过VANETs向附近车辆发布商业广告等。这些广告在为乘客提供便利的同时，也利于提供广告的效率。VANETs两种主要应用的核心，都是数据的及时准确传输。特别是安全应用类业务的效果达成情况，完全依赖于安全类信息能否及时快速的传输到数据的应用方。如果前方发生事故的预警消息不能及时传送给后方车辆司机，在后方车辆和事故车辆发生碰撞后才到达的预警毫无意义，而对于用户应用而言，虽然其对数据传输时延的要求没有安全应用那么严苛，但用户在访问Internet时较长的等待时延、以及P2P应用过长的下载时延等，都会严重影响用户的体验，甚至使用户失去兴趣，放弃应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于优先级的VANETs数据分发方法，本专利技术将路边基站RSU作为信息源，车辆作为数据请求和接收的客户端，首先把交互的信息按照业务类型进行高低优先级分类，高优先级，低优先级赋予不同的权重值；然后根据车辆请求的数据，行驶的位置、速度等状态信息进行效用评估，效用评估考虑请求数据的权重、数据的请求量、数据请求的过期时间(deadline)、车辆的聚合度、车辆与信息源的几何距离等因素，综合以上因素求出效用值，最后根据求出的效用值利用网络编码技术对数据进行编码传输。本专利技术的技术方案是：Step1、首先车载自组织网络中的路边基站RSU对其信号覆盖范围内车辆发送的请求数据进行高、低分级，将车辆请求数据为安全类业务的作为高优先级，车辆请求数据为增值类业务的作为低优先级，然后分别对高优先级、低优先级赋予权重值，并计算高、低优先级请求数据的请求过期时间；Step2、根据发送请求数据的各车辆的位置及速度，计算请求数据相同的车辆的聚合度以及聚合车辆的几何中心点到路边基站RSU的矩距，并统计车辆发送的请求数据为同一请求数据的请求量；Step3、结合Step1、Step2的计算数据，评估路边基站RSU广播各车辆的请求数据的效用值；Step4、构造即时可解码的网络编码图模型，根据网络编码图模型求解出最大加权团，并根据最大加权团对数据包进行编码传送，传送至客户端后解码。所述步骤Step1中用ωk表示赋予高优先级、低优先级的权重值，其中k＝1,2，且ω1表示高优先级数据的权重值，ω2表示低优先级数据的权重值，令RSU储存的各车辆的请求数据条目为M条，记作D＝(d1,d2…dM)，其中d1,d2…dM分别表示RSU收到的车辆发送的请求数据，用dlj表示请求数据dj对应的过期时间，其中j＝1,2…M，以路边基站RSU的坐标(xR,yR)为坐标原点建立直角坐标系，设路边基站RSU的信号覆盖半径为r，设信号覆盖范围内任一车辆的位置坐标为(xi,yi)，该车辆的行驶速度为vi，则该车辆发送请求数据dj的过期时间dlj的计算公式如下：其中，车辆自右向左行驶时为：车辆自左向右行驶时为：其中，车辆位于负坐标范围内时，坐标(xi,yi)中的xi，yi为负值；求出所有请求数据对应的过期时间后，比较得到最小过期时间dlmin，根据求出最小过期时间对应的效用值Tmin。所述步骤Step2的计算步骤如下：令RSU信号覆盖范围内的发送同一请求数据dj的N辆车记为P＝(p1,p2…pN)，设pi表示RSU信号覆盖范围内发送同一请求数据dj的所有车辆中的第i辆车，i＝1,2…N，则车辆pi的发送的具体请求数据的内容表示为dj＝{Qi|ID,location,velocity}，j＝1…M，其中ID表示车辆识别码，location表示车辆位置，velocity为车辆速度，则发送同一请求数据dj的N辆车的聚合度EDj我们用各车辆到RSU的距离的标准差系数来表示，EDj计算公式如下：其中，s表示均方差，μ表示发送同一请求数据dj的所有车辆到路边基站RSU的平均距离，Si表示车辆pi到路边基站RSU的距离，令所有车辆的几何中心到RSU的距离记为矩距Lj，则：其中(x0,y0)为车辆的几何中心点坐标，且令I(dj)为符号函数，当车辆的请求数据为dj时，I(dj)＝1，否则I(dj)＝0，统计RSU收到的请求数据为同一请求数据dj的请求量h(dj)：h(dj)＝∑I(dj)，j＝1,2…M。所述Step3的具体步骤如下：RSU进行广播调度时，考虑数据热度，即同一数据被多个车辆请求的次数，以及请求过期时间、数据优先级，选择具有最大广播价值的数据进行调度综合考虑，另外，还要考虑数据能够成功被车辆接收的概率，则需要考虑车辆与RSU间距离以及车辆间距离，则RSU广播dj对应的应答数据的效用值U(dj)为：分别求出各请求数据d1,d2…dM的效用值U(d1)、U(d2)…U(dM),并选出最大效用值进行调度。所述Step4的具体步骤如下：将各请求数据d1,d2…dM的效用值U(d1)、U(d2)…U(dM)作为顶点，然后判断任意两个顶点是否满足以下两个条件中的任一条，若满足任意一条，则将两顶点连接作为边，若均不满足，则不连接，从而构建网络编码图模型：条件1：两顶点所代表的车辆发送的请求数据为同一请求数据；条件2：两顶点中任一顶点所代表的车辆发送的请求数据在对方车辆的缓存中；然后车载自组织网络系统在构建的网络编码图模型中寻找最大加权团，并将找到的最大加权团中顶点对应的数据条目进行异或编码，即得到能为RSU广播提供最大系统增益的编码数据包，将该包广播给RSU覆盖范围内所有车辆，车辆在收到该包后根据自身缓存数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于优先级的VANETs数据分发方法，其特征在于，具体步骤如下：Step1、首先车载自组织网络中的路边基站RSU对其信号覆盖范围内车辆发送的请求数据进行高、低分级，将车辆请求数据为安全类业务的作为高优先级，车辆请求数据为增值类业务的作为低优先级，然后分别对高优先级、低优先级赋予权重值，并计算高、低优先级请求数据的请求过期时间；Step2、根据发送请求数据的各车辆的位置及速度，计算请求数据相同的车辆的聚合度以及聚合车辆的几何中心点到路边基站RSU的矩距，并统计车辆发送的请求数据为同一请求数据的请求量；Step3、结合Step1、Step2的计算数据，评估路边基站RSU广播各车辆的请求数据的效用值；Step4、构造即时可解码的网络编码图模型，根据网络编码图模型求解出最大加权团，并根据最大加权团对数据包进行编码传送，传送至客户端后解码。

【技术特征摘要】
1.一种基于优先级的VANETs数据分发方法，其特征在于，具体步骤如下：Step1、首先车载自组织网络中的路边基站RSU对其信号覆盖范围内车辆发送的请求数据进行高、低分级，将车辆请求数据为安全类业务的作为高优先级，车辆请求数据为增值类业务的作为低优先级，然后分别对高优先级、低优先级赋予权重值，并计算高、低优先级请求数据的请求过期时间；Step2、根据发送请求数据的各车辆的位置及速度，计算请求数据相同的车辆的聚合度以及聚合车辆的几何中心点到路边基站RSU的矩距，并统计车辆发送的请求数据为同一请求数据的请求量；Step3、结合Step1、Step2的计算数据，评估路边基站RSU广播各车辆的请求数据的效用值；Step4、构造即时可解码的网络编码图模型，根据网络编码图模型求解出最大加权团，并根据最大加权团对数据包进行编码传送，传送至客户端后解码。2.根据权利要求1所述的基于优先级的VANETs数据分发方法，其特征在于：所述步骤Step1中用ωk表示赋予高优先级、低优先级的权重值，其中k＝1,2，且ω1表示高优先级数据的权重值，ω2表示低优先级数据的权重值，令RSU储存的各车辆的请求数据条目为M条，记作D＝(d1,d2…dM)，其中d1,d2…dM分别表示RSU收到的车辆发送的请求数据，用dlj表示请求数据dj对应的过期时间，其中j＝1,2…M，以路边基站RSU的坐标(xR,yR)为坐标原点建立直角坐标系，设路边基站RSU的信号覆盖半径为r，设信号覆盖范围内任一车辆的位置坐标为(xi,yi)，该车辆的行驶速度为vi，则该车辆发送请求数据dj的过期时间dlj的计算公式如下：其中，车辆自右向左行驶时为：车辆自左向右行驶时为：其中，车辆位于负坐标范围内时，坐标(xi,yi)中的xi，yi为负值；求出所有请求数据d1,d2…dM对应的过期时间后，比较得到最小过期时间dlmin，根据求出最小过期时间对应的效用值Tmin。3.根据权利要求1所述的基于优先级的VANETs数据分发方法，其特征在于：所述步骤Step2的计算步骤如下：令RSU信号覆盖范围内的发送同一请求数据dj的N辆车记为P＝(p1,p2…pN)，设pi表示RSU信号覆盖范围内发送同一请求数据dj的所有车辆中的第i辆车，i＝1,2…N，则车辆pi的发送的具体请求数据的内容表示为dj＝{Qi|ID,location,velocity}，j＝1…M，其中ID表示车辆识别码，loca...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆曙光，汪淑娟，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53