[发明专利]一种广播优先的车载自组网络服务调度方法

说明书

技术领域

本发明属于车载自组网络通信技术领域，具体是一种高效的基于广播优先的服务调度方法，解决路边单元上处理能力不足以及信道带宽浪费的问题，本方法适用于包括车载单元、路边单元的车载自组网络结构。在车载自组网络中应用此方法能够减少信道带宽浪费，防止部分服务请求因为路边单元处理能力不足而失效的情况，提高路边单元处理车载单元请求的效率以及服务请求率。

背景技术

车载自组网络(Vehicular Ad-hoc Networks，VANET)是移动自组网络的一种形式，适用于邻近的几辆车之间以及车辆与附近固定设施进行通讯的自组织网络系统，其目的是为司机提供一个安全、舒适的交通环境，同时对道路信息进行实时监控，实现交通智能化。

车载自组网络是一种无中心节点的系统。其通讯分为两部分，车与车之间通讯以及车辆与路边单元(Roadside Unit，RSU)的通讯。车辆上、道路两侧以及十字路口处安装电子装置从而实现通讯。给司机提供事故警告信息、道路标识提示以及实时交通情况，从而增加司机行驶的安全系数，为司机选择最佳行驶路线提供便利。

车载自组网络中RSU上的服务调度方法至关重要。当车辆向RSU发送服务请求后，RSU需要对服务请求进行接收并且将服务发送给请求的车辆。在这个过程中就需要服务调度方法来支撑。服务调度方法与传统的服务调度不同：在传统的服务调度中，服务端可以有足够的时间向用户提供服务而不用担心用户会与服务器失去连接，但是在车载自组网络中由于车辆是移动节点而RSU是固定的，车辆在行驶过程中处于RSU通讯范围内的时间是有限的，这样给RSU发送服务的时间也是有限的；同时上行请求报文和下行服务报文共享同一个带宽，当车辆发送的请求过多时带宽竞争也尤为激烈，综上想要满足所有报文请求是十分困难的。这样一个高效的服务调度方法在处理请求时就尤为重要。

目前国内外比较著名的服务调度方法有先来先服务方法(First Come First Serve，FCFS)、最早截止期限先服务方法(First Deadline First，FDF)、最小服务报文长度先服务方法(Smallest Data-Size First，SDF)以及基于优先级的服务调度方法。

FCFS方法意思是最早到达的服务请求将会被最早服务。这是最简单的一种方法，实现也十分方便，资源消耗最小。但是FCFS并不考虑到服务请求的轻重缓急，不涉及待发送的服务数据包大小以及服务请求的截止期限，因此在VANET中，这种调度方法并不合理。

FDF方法对FCFS方法做出了一定的改进，该方法考虑到了在VANET服务调度中截止期限这一重要因素。通常情况下，车辆不会停下等待RSU的服务应答，一旦车辆驶过RSU的通讯范围，该服务报文即使在RSU上被发送出去，也不会有车辆对其进行接收，从而造成信道的浪费。因此报文请求的截止期限可以被认为是判断报文请求是否有效的一种方法，请求报文中截止期限越早，说明发送该车辆越快要离开RSU的通讯范围，因此对服务的要求也就越高。FDF方法保证了这一点。但是截止期限显然不是服务调度中唯一需要考虑的限制因素，在SDF方法中，考虑到了待发送的服务数据包大小的因素，并提出服务报文越小，越应及早发送。这样在相同的时间内，在RSU发送能力一定的情况下，发送报文的数量也就最多。同样地，该方法也是单一的考虑报文大小的问题，也不能很好的解决问题。

随后，一种同时考虑到截止期限问题，又考虑到数据包大小问题的D*S方法被提了出来。在D*S方法中，引入一个新的变量DS_value，用来计算每一条请求报文的服务权重。服务报文的DS_value值越大，服务也就越早。DS_value的计算如公式(2)所示：

DS_value＝(deadline-startTime)/dataSize    (2)

其中deadline为每个报文的截止期限，startTime为报文的开始时间，dataSize为所需要的服务报文长度。

D*S方法已经囊括了服务调度方法中最基本的两个因素，并且包含优先级思想的雏形。最近的几年内，服务调度方法领域中产生新的基于优先级的服务调度方法。该方法根据服务的不同类型以及它们的紧急程度，分别编上不同的优先权等级，并且将该等级体现在权值计算公式中，如公式(3)所示：