一种异构边缘车联网内多层缓存方法技术

本发明专利技术公开了一种异构边缘车联网内多层缓存方法，包括以下步骤：S1：路边单元分别获取车辆信息、路边单元信息、基站信息、云端信息、文件信息；S2：根据获取的车辆信息划分车辆簇；S3：根据路边单元获取的信息分别计算延迟、能耗、缓存大小；S4：以车辆簇内所有车辆获取文件的总延迟最小为目标函数，通过约束函数，计算获取数据总延迟；S5：选择总延迟最小的缓存文件策略进行文件的缓存。本发明专利技术利用车辆簇进行通信，将在中继传输中的延迟与能耗作为影响因素来进行缓存的决策，在最大化设备有效缓存的同时，不仅能减少车辆移动性对数据传输的影响和路边设施的通信压力，还能降低用户获取数据延迟和系统总能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种异构边缘车联网内多层缓存方法
本专利技术涉及车联网边缘缓存
，更具体地，涉及一种异构边缘车联网内多层缓存方法。
技术介绍
随着车联网的快速发展和无线接入网的普及，面对车载终端设备产生的海量数据流量，以集中式处理为特征的云计算适用于实时性要求不高且耗能大的任务处理，而边缘计算能在消耗更少能耗的前提下满足延迟敏感型应用的低时延需求。边缘计算因其实时性、低能耗性以及灵活性，正在成为车联网数据处理的重要计算选择。目前缓存策略通常考虑车辆直接与路边固定位置的基础通信设施进行通信，但是与车辆簇内的车间通信相比，车基通信的延迟通常会比较高，而且由于基础设施的处理任务功耗较大和通信带宽有限，与大量的移动车辆进行通信会使得基础设施过负荷，对整个网络造成负面影响。另外，车间通信中的中继车辆作为一种通信设备，能够为其他车辆提供所需数据和通信服务，缓解基础设施负担，而目前的缓存策略都没有将车辆的中继传输行为带来的延迟和能耗影响加入到缓存研究里面。现有技术中，公开号为CN111385734A中国专利技术专利，于2020年7月7日公开了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异构边缘车联网内多层缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：路边单元分别获取车辆信息、路边单元信息、基站信息、云端信息、文件信息；/nS2：根据获取的车辆信息划分车辆簇；/nS3：根据路边单元获取的信息分别计算延迟、能耗、缓存大小；/nS4：以车辆簇内所有车辆获取文件的总延迟最小为目标函数，通过约束函数，计算获取数据总延迟；/nS5：选择总延迟最小的缓存文件策略进行文件的缓存。/n

【技术特征摘要】
1.一种异构边缘车联网内多层缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：路边单元分别获取车辆信息、路边单元信息、基站信息、云端信息、文件信息；
S2：根据获取的车辆信息划分车辆簇；
S3：根据路边单元获取的信息分别计算延迟、能耗、缓存大小；
S4：以车辆簇内所有车辆获取文件的总延迟最小为目标函数，通过约束函数，计算获取数据总延迟；
S5：选择总延迟最小的缓存文件策略进行文件的缓存。


2.根据权利要求1所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法，其特征在于，所述车辆信息包括车辆m的位置经纬度信息LATm、LONm，车辆n的位置经纬度信息LATn、LONm，车间通信距离Dc，用户访问本地车载单元OBU文件的延迟dself，用户访问一跳车辆车载单元OBU文件的延迟dOBU，用户获取本地OBU文件的传输速度为用户获取簇内其他车辆OBU文件的传输速度为OBU读取文件的速度为OBU写入文件的速度为OBU传输文件功耗为OBU缓存文件功耗为OBU读取文件能耗为OBU写入文件能耗为用户对文件的请求次数


3.根据权利要求2所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法，其特征在于，所述路边单元信息包括用户访问路边单元RSU文件的延迟为dRSU，用户获取RSU文件的传输速度为RSU读取文件速度为RSU传输文件功耗为RSU缓存文件功耗为RSU读取文件能耗为


4.根据权利要求3所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法，其特征在于，所述基站信息包括用户访问基站BS文件延迟为dBS，获取BS文件的传输速度为读取BS文件的速度为BS传输文件功耗为BS缓存文件功耗为BS读取文件能耗为
云端信息包括用户访问云端文件延迟为dCloud，获取云端文件的传输速度为LCloud，云端读取文件速度为云端传输文件功耗为云端读取文件能耗为
文件信息包括文件f、文件流行度pf，文件大小sf。


5.根据权利要求4所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法，其特征在于，根据获取的车辆信息划分车辆簇，具体过程为：
路边单元根据车辆信息中车辆m，车辆n的位置经纬度信息LONm、LATm、LONn、LATn，车间通信距离Dc，计算车辆m和车辆n之间的距离Dm,n：
Dm,n＝R*arcos[cos(LATm)*cos(LATn)*cos(LONm-LONn)+sin(LATm)*sin(LATn)]
其中，R表示地球半径，利用上式依次计算出车辆m与其他车辆的车间距离，并统计车间距离小于Dc的数量NUMm并记录包含的其他车辆的对应车号，选择最大的NUMm，将最大的NUMm中涉及的所有车辆集合标记为车辆簇M，车辆m标记为簇头车CHC，车辆簇M中其他车辆标记为簇内车CMC，路边单元将车辆簇信息与缓存决策一起返回给对应的车辆。


6.根据权利要求5所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法，其特征在于，根据路边单元获取的信息分别计算延迟、能耗、缓存大小，具体过程为：
S301：RSU根据步骤S1和S2中获取的车辆信息与车辆簇，计算簇头车CHC获取文件总延迟D0，包括从本地OBU获取文件延迟从簇内OBU获取文件延迟从RSU获取文件延迟从BS获取文件延迟从云端获取文件延迟
计算从本地OBU获取文件延迟包括本地文件访问、读取、传输延迟：



其中，F代表文件集合，为二值变量，为簇头车缓存文件决策变量，代表簇头车的车载单元OBU中缓存文件f，代表簇头车的车载单元OBU中不缓存文件f；
计算从簇内获取文件延迟包括簇内OBU文件访问、读取、传输、写入延迟：



其中，M代表车辆集合，为二值变量，为簇头车缓存文件决策变量，代表簇内车m的车载单元OBU中缓存文件f，代表簇内车m的车载单元OBU中不缓存文件f；
计算从RSU获取文件延迟包括RSU文件访问、读取、传输、写入延迟：



其中，为二值变量，为RSU缓存文件决策变量，代表RSU中缓存文件f，代表RSU中不缓存文件f；
计算从BS获取文件延迟包括BS文件访问、读取、传输、写入延迟：



其中，为二值变量，为BS缓存文件决策变量，代表RSU中缓存文件f，代表RSU中不缓存文件f；
计算从云端获取文件延迟包括云端文件访问、读取、传输、写入延迟：



计算簇头车CHC获取文件总延迟D0：



S302：RSU根据步骤S1和S2中获取的车辆信息与车辆簇，计算所有簇内车CMCm获取文件总延迟其中，每辆簇内车获取文件总延迟Dm包括从本地OBU获取文件延迟从簇头车OBU获取文件延迟从直接通信范围内的簇内车OBU获取文件延迟从直接通信范围外的簇内车OBU获取文件延迟从RSU获取文件延迟从BS获取文件延迟从云端获取文件延迟
计算从本地OBU获取文件延迟包括本地文件访问、读取、传输延迟：



计算从簇头车OBU获取文件延迟包括簇头车OBU文件访问、读取、传输、写入延迟：



计算从直接通信范围内的簇内车OBU获取文件延迟包括直接通信范围内的簇内OBU文件访问、读取、传输、写入延迟：



其中，M1∈M代表车辆集合；
其中，为二值变量，为簇内车m与簇内车m1直接通信变量，由车辆簇信息中两车距离Dm,n与车间通信距离Dc比较得出，代表簇内车m与簇内车m1之间可以直接通信，代表簇内车m与簇内车m1之间不可以直接通信，需要簇头车作为中继，特别的，当m1＝m时，
计算从直接通信范围外的簇内车OBU获取文件延迟包括直接通信范围外的簇内OBU文件访问、读取、传输、写入延迟：



计算从RSU获取文件延迟包括RSU文件访问、读取、传...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志桦，杨超，吴志玮，吕柏泉，刘义，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44