一种用于车辆网中服务迁移的方法、设备及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于车辆网中服务迁移的方法、设备及系统，该方法包括：定义一车辆在时隙内使用的服务的迁移方案产生的成本为；设置约束条件；根据车辆在时隙内使用的服务的迁移方案产生的成本的计算公式和约束条件，计算在时隙内所有服务的迁移总成本最小的迁移策略。本发明专利技术实施例中，针对即时性服务和延续性服务，提供了不同的迁移方案，并综合考虑不同服务类型对应的不同迁移方案以及约束条件，在保障服务质量的情况下，并实现了最低的迁移成本。现了最低的迁移成本。现了最低的迁移成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于车辆网中服务迁移的方法、设备及系统


[0001]本专利技术涉及车联网
，特别是关于一种用于车辆网中服务迁移的方法、设备及系统。

技术介绍

[0002]在车路云协同计算场景中，智能网联汽车的动态移动性对其部署在路侧边缘的资源节点的服务的连续性与稳定性提出了挑战，随着智能网联汽车在行驶过程中其位置的动态变化，其与路侧边缘资源节点的距离将发生改变，而路侧边缘资源节点的基站信号覆盖范围是有限的，从而导致在其中运行的服务将面临由于距离增加而显著增大的传输时延，甚至服务中断，难以保证服务质量。借助于现有的虚拟机迁移或容器迁移技术，能够将智能网联汽车在路侧边缘资源节点中的服务实例从源资源节点随着智能网联汽车移动迁移至靠近智能网联汽车的目标资源节点，保持或缩小服务实例与智能网联汽车间的距离，保证低通信延迟，提高服务质量。
[0003]实际智能网联汽车场景中，其所需的各类服务（通常由各种应用提供）有所区别，其中部分通用服务只需对智能网联汽车传输的数据进行处理后返回结果即可，如通用目标检测服务，只需运行在路侧边缘资源节点的深度学习目标检测实例对来自于车辆的相机等传感器的原始数据进行检测分类标记，并将其检测结果返回车辆进行后续操作，这类服务的特点是当前服务的运行不依赖过往数据结果等信息，具有即时性；而另一部分服务的运行则要求信息具有前后延续性，如道路上行人意图预测服务等时空预测服务，其行人意图预测需要一定过往先验信息才能有效预测其后续行为，故此类服务在运行中需保持其处理过程中信息的延续，具有延续性。
[0004]对延续性服务而言，由于其需要保持信息的延续，即包括CPU、内存等信息在内的服务实例也因此需要在迁移前后保持一致，故存在两种方案可供选择。第一种是将智能网联汽车所获取的服务从源路侧边缘资源节点迁移到距离车辆更近的路侧边缘资源节点中，简称为迁移模式，如图1所示。第二种选择是继续保持源路侧边缘资源节点中服务运行，将智能网联汽车附近的路侧边缘节点当作数据中转节点与源路侧边缘资源节点进行数据交互，将智能网联汽车的服务请求数据转发至源路侧边缘资源节点的服务实例，并将处理结果转发至智能网联汽车，简称为中转节点模式，如图2所示。
[0005]对即时性服务而言，其对内存等过往数据信息没有要求，因此在智能网联汽车移动过程中，其迁移方案无需强制要求其服务实例为同一个。
[0006]为了保证用户体验，确保智能网联汽车在行驶过程中服务的连续性与稳定性，同时保障较低的迁移成本，合理高效的跟随用户移动的服务迁移策略十分必要。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种用于车辆网中服务迁移的方法、设备及系统，来克服或减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
[0008]为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种用于车辆网中服务迁移的方法，应用于包括车辆和路侧边缘资源节点的场景中，所述方法包括：步骤S1，定义一车辆在时隙内使用的服务的迁移方案产生的成本为；对即时性服务而言，其计算公式如下：其中，其中，表示车辆上的服务与连接资源节点之间传输服务数据产生的无线传输成本，其中，连接资源节点为与服务所在车辆连接的路侧边缘资源节点；为预设调节参数；为连接资源节点为服务提供的网络资源数量；为服务所在车辆与连接资源节点之间的距离；其中，其中，表示对服务采用中转节点模式产生的有线传输成本；为预设调节参数；为服务在时隙的部署运行资源节点与服务在时隙的连接资源节点之间的网络跳数，其中，部署运行资源节点为部署运行服务的路侧边缘资源节点；系数2表示转发数据与结果的来回传输过程；其中，其中，表示对服务采用迁移模式产生的迁移成本；为预设调节参数； 为服务在时隙的部署运行资源节点与服务在时隙的部署运行资源节点之间的网络跳数；为预设的迁移至目标节点后重启服务实例的成本；其中，
表示车辆与资源节点连接并通过应用镜像重建实例时产生的成本；为预设创建实例成本；为资源节点提供的服务类型集合；表示服务的类型属于资源节点提供的服务类型集合；为预设调节参数；为资源节点与资源节点之间的网络跳数；为资源节点提供的服务类型集合；,表示服务的类型不属于资源节点提供的服务类型集合，但属于资源节点提供的服务类型集合；其中，表示服务在时隙的模式选择，表示服务在时隙采用迁移模式；表示服务在时隙采用中转节点模式；表示服务在时隙采用应用镜像重建实例模式；步骤S2，设置约束条件；包括：步骤S2，设置约束条件；包括：步骤S2，设置约束条件；包括：步骤S2，设置约束条件；包括：其中，表示所有服务的集合；二进制变量表示在时隙服务是否部署运行在资源节点中，表示服务在时隙部署运行在资源节点中，则表示服务在时隙没有部署运行在资源节点中；二进制变量表示在时隙服务所在车辆是否与资源节点连接，表示在时隙服务所在车辆与资源节点连接，则表示在时隙服务所在车辆没有与资源节点连接；和分别表示服务所需的计算、存储和网络资源量；和分别表示资源节点在时隙可用的计算、存储和网络资源量；，表示所有资源节点的集合；为服务在时隙的部署运行资源节点与服务在时隙的连接资源节点
之间的网络跳数；为服务的连接资源节点与部署运行资源节点之间的预设最大连接距离;步骤S3，根据车辆在时隙内使用的服务的迁移方案产生的成本的计算公式和约束条件，计算在时隙内所有服务的迁移总成本最小的迁移策略。
[0009]本专利技术实施例还提供一种用于车辆网中服务迁移的设备，应用于包括车辆和路侧边缘资源节点的场景中，所述设备包括处理模块，用于：定义一车辆在时隙内使用的服务的迁移方案产生的成本为；对延续性服务而言，其计算公式如下：对即时性服务而言，其计算公式如下：其中，其中，表示车辆上的服务与连接资源节点之间传输服务数据产生的无线传输成本，其中，连接资源节点为与服务所在车辆连接的路侧边缘资源节点；为预设调节参数；为连接资源节点为服务提供的网络资源数量；为服务所在车辆与连接资源节点之间的距离；其中，其中，表示对服务采用中转节点模式产生的有线传输成本；为预设调节参数；为服务在时隙的部署运行资源节点与服务与服务在时隙的连接资源节点之间的网络跳数，其中，部署运行资源节点为部署运行服务的路侧边缘资源节点；系数2表示转发数据与结果的来回传输过程；其中，其中，表示对服务采用迁移模式产生的迁移成本；为预设调节参数；
为服务在时隙的部署运行资源节点与服务在时隙的部署运行资源节点之间的网络跳数；为预设的迁移至目标节点后重启服务实例的成本；其中，其中，表示车辆与资源节点连接并通过应用镜像重建实例时产生的成本；为预设创建实例成本；为资源节点提供的服务类型集合；表示服务的类型属于资源节点提供的服务类型集合；为预设调节参数；为资源节点与资源节点之间的网络跳数；为资源节点提供的服务类型集合；提供的服务类型集合；提供的服务类型集合；表示服务的类型不属于资源节点提供的服务类型集合，但属于资源节点提供的服务类型集合；其中，表示服务在时隙的模式选择，表示服务在时隙采用迁移模式；表示服务在时隙采用中转节点模式；表示服务在时隙采用应用镜像重建实例模式；设置约束条件；包括：设置约束条件；包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆网中服务迁移的方法，应用于包括车辆和路侧边缘资源节点的场景中，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，定义一车辆在时隙内使用的服务的迁移方案产生的成本为；对延续性服务而言，其计算公式如下：对即时性服务而言，其计算公式如下：其中，其中，表示车辆上的服务与连接资源节点之间传输服务数据产生的无线传输成本，其中，连接资源节点为与服务所在车辆连接的路侧边缘资源节点；为预设调节参数；为连接资源节点为服务提供的网络资源数量；为服务所在车辆与连接资源节点之间的距离；其中，其中，表示对服务采用中转节点模式产生的有线传输成本；为预设调节参数；为服务在时隙的部署运行资源节点与服务在时隙的连接资源节点之间的网络跳数，其中，部署运行资源节点为部署运行服务的路侧边缘资源节点；系数2表示转发数据与结果的来回传输过程；其中，其中，表示对服务采用迁移模式产生的迁移成本；为预设调节参数；为服务在时隙的部署运行资源节点与服务在时隙的部署运行资源节点之间的网络跳数；为预设的迁移至目标节点后重启服务实例的成本；其中，
表示车辆与资源节点连接并通过应用镜像重建实例时产生的成本；为预设创建实例成本；为资源节点提供的服务类型集合；表示服务的类型属于资源节点提供的服务类型集合；为预设调节参数；为资源节点与资源节点之间的网络跳数；为资源节点提供的服务类型集合；表示服务的类型不属于资源节点提供的服务类型集合，但属于资源节点提供的服务类型集合；其中，表示服务在时隙的模式选择，表示服务在时隙采用迁移模式；表示服务在时隙采用中转节点模式；表示服务在时隙采用应用镜像重建实例模式；步骤S2，设置约束条件；包括：步骤S2，设置约束条件；包括：步骤S2，设置约束条件；包括：步骤S2，设置约束条件；包括：其中，表示所有服务的集合；二进制变量表示在时隙服务是否部署运行在资源节点中，表示服务在时隙部署运行在资源节点中，则表示服务在时隙没有部署运行在资源节点中；二进制变量表示在时隙服务所在车辆是否与资源节点连接，表示在时隙服务所在车辆与资源节点连接，则表示在时隙服务所在车辆没有与资源节点连接；和分别表示服务所需的计算、存储和网络资源量；和分别表示资源节点在时隙可用的计算、存储和网络资源量；，表示所有资源节点的集合；为服务在时隙的部署运行资源节点
与服务在时隙的连接资源节点之间的网络跳数；为服务的连接资源节点与部署运行资源节点之间的预设最大连接距离；步骤S3，根据车辆在时隙内使用的服务的迁移方案产生的成本的计算公式和约束条件，计算在时隙内所有服务的迁移总成本最小的迁移策略。2.根据权利要求1所述的用于车辆网中服务迁移的方法，其特征在于，步骤S3包括：根据时隙内每一车辆位置以及各资源节点覆盖范围计算每一服务的候选连接资源节点并构建候选连接资源节点集合；根据候选连接资源节点集合，确定每一服务的候选迁移方案；根据每一服务的候选迁移方案得到多个候选迁移策略，每一个候选迁移策略中包括每一服务的一个迁移方案，从多个候选迁移策略中选择所有服务的迁移总成本最小的迁移策略。3.根据权利要求2所述的用于车辆网中服务迁移的方法，其特征在于，根据每一服务的候选迁移方案以及不同服务之间的相关性，得到多个候选迁移策略，每一个候选迁移策略中包括每一服务的一个迁移方案，从多个候选迁移策略中选择所有服务的迁移总成本最小的迁移策略，包括：设置染色体，每一条染色体对应一个迁移策略，每一条染色体包括个基因片段，为所有服务的总数量，每一个基因片段对应一个服务的一个迁移方案；其中，每一个基因片段包括第一部分和第二部分，第一部分表示服务的连接资源节点在候选连接资源节点集合中的顺位，第二部分表示服务的部署运行资源节点与服务的连接资源节点是否一致；设置一个与成本相关的适应度函数，若适应度函数值越大，则成本越小，若适应度函数值越小，则成本越大；初始化预设数量的染色体形成种群，利用遗传算法使该种群不断进行迭代进化，最终确定种群中的最优染色体所对应的迁移策略，作为所有服务的迁移总成本最小的迁移策略。4.根据权利要求3所述的用于车辆网中服务迁移的方法，其特征在于，所述设置适应度函数包括：设置惩罚函数：符合约束条件时，惩罚函数和的函数值为0，违反约束条件时，惩罚函数和的函数值为，其中大于0的固定常数；
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设置适应度函数：其中，为预设常量，表示服务在时隙的迁移成本。5.根据权利要求4所述的用于车辆网中服务迁移的方法，其特征在于，初始化预设数量的染色体形成种群，利用遗传算法使该种群不断进行迭代进化，最终确定种群中的最优染色体所对应的迁移策略，作为所有服务的迁移总成本最小的迁移策略，包括：计算每一条染色体的适应度；以所有染色体为种群，根据适应度从中选择至少两个染色体进行基因片段的交叉操作和变异操作，得到更新后的染色体；计算更新后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓伟，邱子贤，边有钢，胡满江，秦晓辉，徐彪，秦兆博，谢国涛，秦洪懋，丁荣军，
申请(专利权)人：江苏集萃清联智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：