一种基于5G通信的大数据云计算实时分发运维系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于5G通信的大数据云计算实时分发运维系统及方法，通过采集车辆的任务参数、服务节点的属性信息，并感知车辆的位置、速度和可接入路侧单元RSU，根据信息采集单元采集到的属性信息决策车辆的任务卸载决策和服务节点的任务调度信息，将决策规划单元产生的决策和任务调度信息转换成可执行指令，并发送给对应的车辆和服务节点，根据车辆的密度动态设定中继车辆的比例，然后进行路段划分使得每个路段中并行执行，建立一个最优的V2V通信链路结构，可以将不同的内容缓存到部署在不同区域的RSU中，在内容分发阶段，请求节点可以做出不同的选择来获取内容，从而使得系统效用最大化，提高了系统内容分发的效率和精确度。提高了系统内容分发的效率和精确度。提高了系统内容分发的效率和精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G通信的大数据云计算实时分发运维系统及方法


[0001]本专利技术属于数据处理
，尤其涉及一种基于5G通信的大数据云计算实时分发运维系统及方法。

技术介绍

[0002]车联网是物联网和智慧交通系统快速发展的产物，在车联网中车辆配备了大量的传感器如雷达、摄像头和GPS等、车载单元、无线点设备以及其他的功能模块，可以通过传感技术、网络通信技术和人工智能以及信息处理等技术实现车辆之间、行人和车辆的信息交换、处理和传输，从而对道路和车辆实现智能监控和管理。车联网系统中得通信方式通常为V2I，在V2I通信阶段，车辆与路边基站如路边单元(Road Side Unit，RSU)通常将内容分发给覆盖范围内所有车辆节点，这种方式在车辆密度较小时可以提升分发效率，使得较多的车辆均可获取到内容，然而当道路中存在大量车辆节点进行通信时，分发内容给所有节点会减小链路的通信带宽，使得链路质量下降，且当网络中有大量的数据包存在时，更容易发生数据包碰撞和丢失问题，产生网络拥塞，大量的资源会被浪费。另外，当车辆不在RSU内时，便不能获取信息，这使得分发范围十分有限，当车辆行驶在城市街区道路中时，由于各种建筑物设施的存在，容易影响车辆与路边设施通信的效率。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种可以提高数据通信的流畅性、通信质量和数据分发运维及时的基于5G通信的大数据云计算实时分发运维系统及方法，来解决上述存在的技术问题，具体采用以下技术方案来实现。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种基于5G通信的大数据云计算实时分发运维系统，应用于车辆驾驶系统，车辆驾驶系统包括通信连接的车辆、服务节点和控制平面，所述分发运维系统包括：
[0005]信息采集单元，用于采集车辆的任务参数、服务节点的属性信息，并感知车辆的位置、速度和可接入路侧单元RSU；
[0006]决策规划单元，用于根据信息采集单元采集到的属性信息决策车辆的任务卸载决策和服务节点的任务调度信息，其中，服务节点向控制平面发送其资源状态信息，车辆向RSU发送任务卸载请求，报告车辆的任务参数和移动性信息，在收到卸载请求后，控制平面根据采集到的网络信息，执行任务卸载算法得到任务卸载决策和任务调度信息，控制平面将任务卸载决策和任务调度信息分别发送给车辆和目标服务节点，车辆将人任务输入数据发送给目标服务节点，目标服务节点执行计算人任务并将计算结果返回给车辆；
[0007]指令分发单元，用于将决策规划单元产生的决策和任务调度信息转换成可执行指令，并发送给对应的车辆和服务节点。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，指令分发单元包括以下三个阶段；
[0009]第一步、确定传输区域，发送传输请求：车辆会根据自身存储容量M、预装地图信息
M
c
以确定从当前位置起，在长度为L的传输区域行驶时间内，预取L区域之外大小为L
D
的目标区域的数据，向服务节点发送目标区域的地图数据请求，请求内容包括车辆当前位置、目标区域名称与范围、以及传输区域内的基础情况；
[0010]第二步、获取传输区域服务节点信息，计算最佳传输范围L
opt
，服务节点返回传输区域基础信息，其中传输区域基础信息包括服务节点位置和地图数据分布矩阵，采用回溯法计算出当前状态下的最佳传输范围，进入L区域的车辆均在L
opt
之内发起地图数据请求；
[0011]第三步、根据车辆地图数据请求发起情况确定各目标站点与传输比例，完成数据分发工作，当同一服务节点车辆过多时，若传输速度地域预设阈值时，则该车辆不宜在该服务节点传输数据，继续寻找下一目标服务节点。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，确定传输区域，发送传输请求，包括：
[0013]在L传输区域距离内，车辆需完成目标区域L
D
的地图数据传输任务，在区域L内车辆消耗已有的L区域地图数据和接收L
D
区域的地图数据，预设M表示车辆自身的数据存储容量，c表示每单位距离车消耗的地图数据量，M
c
表示车载中已存储的目标区域地图数据量，M
L
表示本区域L内传输的数据量，设目标区域距离是传输区域距离的α倍，则其中M
c
≤M，L
D
*c＜M
c
+M
L
表示在L段积累到的地图数据大于L
D
的消耗量，否则出现在L
D
处某时刻无地图可用的情况；M
c
+M
L
‑
L*c＜M表示车辆存储空间有限，在L区域中任一时刻的车载地图数据量都不超过车辆的存储限制，否则接收到的地图数据会发生溢出；M
L
与传输区域的服务节点覆盖率β、服务节点平均带宽B和车速v有关，当车速为v时，传输区域距离L内可被服务节点覆盖的长度为βL，则最终得到传输区域距离L的上下界的表达式为其中E表示当前车速下每秒消耗的地图数据，G表示整个L区域的平均带宽。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，传输区域根据传输区域距离L的上下界进行选择，预设其上界为L
max
和下界为L
min
，则在传输区域距离L内，车辆完成L
D
区域的地图数据传输任务，车辆到达L
D
区域后，取得的地图数据将被消耗，同时进行下一轮的地图数据传输；
[0015]预设车辆以恒定速度v行驶，每个服务节点信号覆盖范围为一个半径为R的圆，服务节点i范围内的传输带宽为存在其中B
min
、B
max
表示带宽的上下界，服务节点i距离车辆所在车道的距离为d
i
，车道宽度为r，当R
‑
d
i
＞r时，车辆在通过服务节点i的覆盖范围L
i
时，将拥有T
i
的时间片，总计传输数据量为M
i
，车辆在服务节点i覆盖范围的行驶距离为车辆在服务节点i覆盖范围的最大逗留时间为服务节点i传输的数据包大小为M
i
＝t
i
B
i
；
[0016]当车辆驾驶系统检查服务节点的缓存表并筛选出车辆j进行地图数据传输的候选服务节点集合(Ba)
j
，其中包含服务节点数量为N，每个服务节点均满足R
‑
d
i
＞r。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进，所述分发运维系统还包括网络单元，网络单元采用V2V通信方式，当车辆节点i0向周围车辆请求内容时，预设车辆节点i0请求内容大小为车辆之间的连接时间为在连接时间内传输的可以有效传输的数据量为A
daa
，车辆节点j0向请求节点i0发送发送比特数据的成功概率为其中E(A
data
)表示A
data
的均值，D(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G通信的大数据云计算实时分发运维系统，其特征在于，应用于车辆驾驶系统，车辆驾驶系统包括通信连接的车辆、服务节点和控制平面，所述分发运维系统包括：信息采集单元，用于采集车辆的任务参数、服务节点的属性信息，并感知车辆的位置、速度和可接入路侧单元RSU；决策规划单元，用于根据信息采集单元采集到的属性信息决策车辆的任务卸载决策和服务节点的任务调度信息，其中，服务节点向控制平面发送其资源状态信息，车辆向RSU发送任务卸载请求，报告车辆的任务参数和移动性信息，在收到卸载请求后，控制平面根据采集到的网络信息，执行任务卸载算法得到任务卸载决策和任务调度信息，控制平面将任务卸载决策和任务调度信息分别发送给车辆和目标服务节点，车辆将人任务输入数据发送给目标服务节点，目标服务节点执行计算人任务并将计算结果返回给车辆；指令分发单元，用于将决策规划单元产生的决策和任务调度信息转换成可执行指令，并发送给对应的车辆和服务节点。2.根据权利要求1所述的基于5G通信的大数据云计算实时分发运维系统，其特征在于，指令分发单元包括以下三个阶段；第一步、确定传输区域，发送传输请求：车辆会根据自身存储容量M、预装地图信息M
c
以确定从当前位置起，在长度为L的传输区域行驶时间内，预取L区域之外大小为L
D
的目标区域的数据，向服务节点发送目标区域的地图数据请求，请求内容包括车辆当前位置、目标区域名称与范围、以及传输区域内的基础情况；第二步、获取传输区域服务节点信息，计算最佳传输范围L
opt
，服务节点返回传输区域基础信息，其中传输区域基础信息包括服务节点位置和地图数据分布矩阵，采用回溯法计算出当前状态下的最佳传输范围，进入L区域的车辆均在L
opt
之内发起地图数据请求；第三步、根据车辆地图数据请求发起情况确定各目标站点与传输比例，完成数据分发工作，当同一服务节点车辆过多时，若传输速度地域预设阈值时，则该车辆不宜在该服务节点传输数据，继续寻找下一目标服务节点。3.根据权利要求2所述的基于5G通信的大数据云计算实时分发运维系统，其特征在于，确定传输区域，发送传输请求，包括：在L传输区域距离内，车辆需完成目标区域L
D
的地图数据传输任务，在区域L内车辆消耗已有的L区域地图数据和接收L
D
区域的地图数据，预设M表示车辆自身的数据存储容量，c表示每单位距离车消耗的地图数据量，M
c
表示车载中已存储的目标区域地图数据量，M
L
表示本区域L内传输的数据量，设目标区域距离是传输区域距离的α倍，则其中M
c
≤M，L
D
*c<M
c
+M
L
表示在L段积累到的地图数据大于L
D
的消耗量，否则出现在L
D
处某时刻无地图可用的情况；M
c
+M
L
‑
L*c<M表示车辆存储空间有限，在L区域中任一时刻的车载地图数据量都不超过车辆的存储限制，否则接收到的地图数据会发生溢出；M
L
与传输区域的服务节点覆盖率β、服务节点平均带宽B和车速v有关，当车速为v时，传输区域距离L内可被服务节点覆盖的长度为βL，则最终得到传输区域距离L的上下界的表达式为其中E表示当前车速下每秒消耗的地图数据，G表示整个L区域的平均带宽。
4.根据权利要求3所述的基于5G通信的大数据云计算实时分发运维系统，其特征在于，传输区域根据传输区域距离L的上下界进行选择，预设其上界为L
max
和下界为L
min
，则在传输区域距离L内，车辆完成L
D
区域的地图数据传输任务，车辆到达L
D
区域后，取得的地图数据将被消耗，同时进行下一轮的地图数据传输；预设车辆以恒定速度v行驶，每个服务节点信号覆盖范围为一个半径为R的圆，服务节点i范围内的传输带宽为存在其中B
min
、B
max
表示带宽的上下界，服务节点i距离车辆所在车道的距离为d
i
，车道宽度为r，当R
‑
d
i
>r时，车辆在通过服务节点i的覆盖范围L
i
时，将拥有T
i
的时间片，总计传输数据量为M
i
，车辆在服务节点i覆盖范围的行驶距离为车辆在服务节点i覆盖范围的最大逗留时间为服务节点i传输的数据包大小为M
i
＝t
i
B
i
；当车辆驾驶系统检查服务节点的缓存表并筛选出车辆j进行地图数据传输的候选服务节点集合(Ba)
j
，其中包含服务节点数量为N，每个服务节点均满足R
‑
d
i
>r。5.根据权利要求1所述的基于5G通信的大数据云计算实时分发运维系统，其特征在于，所述分发运维系统还包括网络单元，网络单元采用V2V通信方式，当车辆节点i0向周围车辆请求内容时，预设车辆节点i0请求内容大小为车辆之间的连接时间为在连接时间内传输的可以有效传输的数据量为A
daa
，车辆节点j0向请求节点i0发送发送比特数据的成功概率为其中E(A
data
)表示A
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄杰，吕沛勇，
申请(专利权)人：深圳创源互动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：