一种基于雾无线接入网络的车联组网方法技术

本发明专利技术公开了一种基于雾无线接入网络的车联组网方法。通过中央数据分析服务器部署车联组网装置，周期性地收集区域信息；在高峰时段车流量大或高峰时段业务量中等的区域设置F‑AP；在高峰时段业务量大的区域设置RRH，同时在该区域部署BBU池；另外，宏基站根据终端位置和性能需求为终端自适应选择通信模式。采用本发明专利技术能够灵活适应车联网业务的空时变化，改善车联网的吞吐量、时延和丢包率性能，降低车联网的实施成本。

A Method of Inter-vehicle Networking Based on Fog Wireless Access Network

【技术实现步骤摘要】
一种基于雾无线接入网络的车联组网方法
本专利技术涉及车联网
，特别涉及一种基于雾无线接入网络的车联组网方法。
技术介绍
车联网(V2X)通过搭建车与车(V2V)、车与人(V2P)、车与路(V2I)和车与网络间(V2N)的无线通信网络，能够实现车辆与一切相关实体间的实时信息交互，提高交通效率和驾驶安全性以及提升用户体验，是未来智能交通系统的重要组成部分。随着自动驾驶和车路协同等技术的发展，以车辆、道路传感和意图信息，多媒体娱乐信息为代表的车联网宽带业务将呈现指数增长趋势；以高精度动态地图，协作调度为代表的车联网低时延业务要求业务的端到端时延达到毫秒级。目前学术界和产业界正在积极探索满足上述需求的车联网技术方案。目前，国际上主流的车联网技术有802.11p和C-V2X两大流派。802.11p技术在IEEE于2010年完成标准化，技术成熟相对较早。C-V2X是3GPP主导推动的基于4G/5G蜂窝网通信技术演进形成的V2X技术，可利用已有基础设施实现广覆盖，其在技术先进性、性能及后续演进等方面更具优势。然而现有基于802.11p和C-V2X的车联网技术方案存在以下问题：(1)在密集城区等车辆密集的场景下，现有技术方案的服务质量(QoS)无法保证。对于V2I/V2N吞吐量：考虑蜂窝用户、传感共享和远程驾驶业务三类业务，单小区的吞吐量需求将达到2Gbps以上，现有LTE宏基站50Mbps吞吐量远未达到需求，需要额外部署和升级无线设备；对于端到端时延，高级V2X业务端到端时延需求为10ms，现有LTE网络核心网回传时延在20毫秒左右，需要将V2X低时延业务部署在网络侧边缘位置。对于V2V丢包率：由于车辆、建筑物遮挡引起的通信链路质量下降，802.11p和LTE-V的车车通信在车间距150m时丢包率达到了60％和45％，远大于预设的1-10％要求，需要提高车车通信的健壮性。(2)车联网对交通效率的改善程度依赖于联网车辆和路侧单元的渗透率，传统车辆的联网设备改装升级，和路侧单元、传感器及其配套光纤线缆的增设部署，导致现有技术方案的成本高，实施难度大。(3)路面车辆动态变化，引起无线传输信道的动态变化和业务的空时突变，基站的负载情况也会随时间变化，现有基于LTE宏基站的车联网技术方案无法实时适配动态多变的车联网环境，灵活性不足。雾无线接入网络作为一种未来无线接入网络解决方案，将“雾计算”概念融入无线接入网架构中，能够有效降低网络时延，克服云无线接入网络非理想前传链路受限的影响，能够支持车联网、移动宽带、物联网等多种应用场景。然而，目前基于雾无线接入网络的车联组网研究仍处于初始阶段，缺乏相应的网络部署、接入策略等方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的专利技术目的是：能够灵活适应车联网业务的空时变化，改善车联网的吞吐量、时延和丢包率性能，降低车联网的实施成本。为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的：本专利技术提供了一种基于雾无线接入网络的车联组网方法，该方法包括：中央数据分析服务器在高峰时段车流量大于预设阈值A时，根据雾无线接入节点F-AP最大覆盖范围、车车通信最大距离，得到区域内F-AP最小设置数目；在高峰时段业务量大于等于预设阈值B1且小于预设阈值B2时，根据高峰时段业务量和F-AP最大吞吐量，得到区域内F-AP预估设置数目；将区域内F-AP最小设置数目和F-AP预估设置数目中较大值作为区域内F-AP设置数目；根据区域内F-AP设置数目和道路拓扑，确定区域内F-AP部署位置；中央数据分析服务器在高峰时段业务量大于等于预设阈值B2时，根据高峰时段业务量、RRH最大吞吐量确定区域内RRH的数目；并确定区域内RRH部署位置；中央数据分析服务器根据RRH的数目和BBU池承载的最大RRH数目确定区域内BBU池的数目。本专利技术还提供了一种如上所述的雾无线接入网络的车联组网下的通信方法，当区域内只部署F-AP时，宏基站MBS确认终端是否支持直连通信模式，如果支持，且在车车通信最大距离范围D内存在含有目标文件的终端时，则为终端选择直连通信模式；如果不支持，当终端在F-AP覆盖范围内时，则为终端选择F-AP通信模式；当终端不在F-AP覆盖范围内时，则为终端选择MBS通信模式；当区域内只部署RRH时，MBS确认终端是否支持直连通信模式，如果支持，且在车车通信最大距离范围D内存在含有目标文件的终端时，则为终端选择直连通信模式；如果不支持，当终端在RRH覆盖范围内时，则为终端选择BBU池通信模式；当终端不在RRH覆盖范围内时，则为终端选择MBS通信模式；当区域内同时部署F-AP和RRH时，MBS确认终端是否支持直连通信模式，如果支持，且在车车通信最大距离范围D内存在含有目标文件的终端时，则为终端选择直连通信模式；如果不支持，当终端在F-AP覆盖范围内且F-AP能满足业务要求时，为终端选择F-AP通信模式；当终端不在F-AP覆盖范围内，或终端在F-AP覆盖范围内且F-AP无法满足业务要求，但终端在RRH覆盖范围内时，为终端选择BBU池通信模式；当终端不在F-AP和RRH覆盖范围内，或终端在F-AP覆盖范围内但F-AP无法满足业务要求时，为终端选择MBS通信模式。由上述的技术方案可见，本专利技术通过中央数据分析服务器部署车联组网装置，周期性地收集区域信息；在高峰时段车流量大或高峰时段业务量中等的区域设置雾无线接入节点F-AP，F-AP存储部分流行业务和执行本地计算，并对接入终端的上传信息进行数据挖掘。在高峰时段业务量大的区域设置RRH，同时在该区域部署BBU池；中央数据分析服务器进行业务存储和业务计算，并对接入终端的上传信息进行数据挖掘。另外，宏基站(macroBS，MBS)根据终端位置和性能需求为终端自适应选择通信模式，并根据终端的通信模式进行干扰协作处理。本专利技术可以灵活适应车联网业务的空时变化，改善车联网的吞吐量、时延和丢包率性能，降低车联网的实施难度。附图说明图1为本专利技术实施例提出的一种基于雾无线接入网络的车联组网方法的流程示意图。图2为本专利技术实施例雾无线接入节点F-AP部署的示意图。图3为本专利技术实施例F-AP和RRH同时部署的示意图。图4为本专利技术实施例提出的一种基于雾无线接入网络的车联组网装置结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术进一步详细说明。实施例一本实施例中，在已有宏基站(MBS)的基础上，通过中央数据分析服务器部署雾无线接入节点(F-AP)、远端射频单元(RRH)和基带处理单元(BBU)池，利用小区分裂技术和BBU池的大规模协作技术提升车联网V2I/V2N的吞吐量。本专利技术实施例提出的一种基于雾无线接入网络的车联组网方法，其流程示意图如图1所示，该方法包括：步骤11、中央数据分析服务器在高峰时段车流量大于预设阈值A时，根据F-AP最大覆盖范围、车车通信最大距离，得到区域内F-AP最小设置数目；在高峰时段业务量大于等于预设阈值B1且小于预设阈值B2时，根据高峰时段业务量和F-AP最大吞吐量，得到区域内F-AP预估设置数目；将区域内F-AP最小设置数目和F-AP预估设置数目中较大值作为区域内F-AP设置数目；根据区域内F-AP设置数目和道路拓扑，确定区域内F-AP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于雾无线接入网络的车联组网方法，其特征在于，该方法包括：中央数据分析服务器在高峰时段车流量大于预设阈值A时，根据雾无线接入节点F‑AP最大覆盖范围、车车通信最大距离，得到区域内F‑AP最小设置数目；在高峰时段业务量大于等于预设阈值B1且小于预设阈值B2时，根据高峰时段业务量和F‑AP最大吞吐量，得到区域内F‑AP预估设置数目；将区域内F‑AP最小设置数目和F‑AP预估设置数目中较大值作为区域内F‑AP设置数目；根据区域内F‑AP设置数目和道路拓扑，确定区域内F‑AP部署位置；中央数据分析服务器在高峰时段业务量大于等于预设阈值B2时，根据高峰时段业务量、RRH最大吞吐量确定区域内远端射频单元RRH的数目；并确定区域内RRH部署位置；中央数据分析服务器根据RRH的数目和BBU池承载的最大RRH数目确定区域内基带处理单元BBU池的数目。

【技术特征摘要】
1.一种基于雾无线接入网络的车联组网方法，其特征在于，该方法包括：中央数据分析服务器在高峰时段车流量大于预设阈值A时，根据雾无线接入节点F-AP最大覆盖范围、车车通信最大距离，得到区域内F-AP最小设置数目；在高峰时段业务量大于等于预设阈值B1且小于预设阈值B2时，根据高峰时段业务量和F-AP最大吞吐量，得到区域内F-AP预估设置数目；将区域内F-AP最小设置数目和F-AP预估设置数目中较大值作为区域内F-AP设置数目；根据区域内F-AP设置数目和道路拓扑，确定区域内F-AP部署位置；中央数据分析服务器在高峰时段业务量大于等于预设阈值B2时，根据高峰时段业务量、RRH最大吞吐量确定区域内远端射频单元RRH的数目；并确定区域内RRH部署位置；中央数据分析服务器根据RRH的数目和BBU池承载的最大RRH数目确定区域内基带处理单元BBU池的数目。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，中央数据分析服务器根据区域内F-AP设置数目和道路拓扑，确定区域内F-AP部署位置包括：当道路拓扑为线性拓扑时，在区域内道路两侧等间距交叉部署F-AP；当道路拓扑为网格拓扑时，将F-AP部署在交叉路口处，若未达到设置数目，则根据各路段长度依次在较长路段两侧交叉部署F-AP。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，中央数据分析服务器确定区域内RRH部署位置包括：在区域内道路两侧交叉部署RRH，所部署RRH与已有F-AP的距离大于预设阈值M1，且相邻RRH间距离大于预设阈值M2；BBU池通过光纤前传链路与RRH连接，中央数据分析服务器根据RRH的数目和BBU池承载的最大RRH数目确定区域内BBU池的数目包括：将RRH的数目除以BBU池承载的最大RRH数目得到区域内BBU池的数目，其中每个BBU池间距大于预设阈值M3。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，中央数据分析服务器根据F-AP部署位置是否具有光纤线路，确定F-AP回传核心网的方式包括：当F-AP部署位置具有光纤线路，则采用光纤线路与核心网连接；当F-AP部署位置不具有光纤线路，则通过无线接入MBS的方式与核心网连接。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述F-AP，根据业务时延需求、业务流行度和F-AP可用存储资源，进行业务存储；或者，根据计算业务的大小、业务时延需求和F-AP可用计算资源，以终端上传信息作为输入，进行业务计算；或者，当车辆行驶至F-AP覆盖边缘时，依据车辆行驶轨迹为车辆选择切换的目标F-AP，将未传输完成的业务文件预先推送至目标F-AP；或者，根据用户信息和业务信息，预测所在区域的业务流行度；具体包括：采集所在区域内车辆上传的用户信息和业务信息作为训练数据，对神经网络进行训练，得到针对不同类型用户的业务流行度；所述用户信息和业务信息通过车载单元和/或蜂窝终端上传；根据所在区域内车辆上传的用户信息，根据用户的类型对用户进行聚类，得到各类用户所占比例；根据各类用户所占比例和针对不同类型用户的业务流行度，得到所在区域的业务流行度；或者，采集所在区域内车辆信息和道路信息作为训练数据，对神经网络进行训练，预测所在区域车辆的行驶轨迹；所述车辆信息通过车载单元和/或蜂窝终端上传；所述道路信息通过路侧传感器节点上传。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述业务包括低时延业务和常规业务，所述根据业务时延需求、业务流行度和F-AP可用存储资源，进行业务存储的方法包括：先将低时延业务按照流行度从高到低的顺序进行存储，再将常规业务按照流行度从高到低的顺序进行存储在F-AP本地服务器，直至达到F-AP可用存储资源上限。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据计算业务的大小、业务时延需求和F-AP可用计算资源，以终端上传信息作为输入，进行业务计算的方法包括：当计算业务的时延需求小于预设阈值D2，且F-AP的可用计算资源大于计算业务的大小时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭木根，张欣然，闫实，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11