[发明专利]一种基于二部图的车载网络分布式存储方法

摘要

本发明公开了一种基于二部图的车载网络分布式存储方法，该方法首先对分布式存储问题进行建模，利用二部图匹配，实现了每个车载节点发送的车载请求标识信息在不相同的条件下、最优的车载网络分布式存储方法，保证了车载网络能够响应最多车载请求标识信息；然后对路边单元存储的重复网络信息进行清理，避免了多个路边单元响应同一车载请求标识信息带来的资源浪费，同时不影响已经满足的车载请求标识信息；最后收集尚未满足的车载请求标识信息，对于清理路边单元获得的空余存储空间，进行二次分配，直到每个路边单元没有空余存储空间，或者该路边单元收到的全部车载请求标识信息都已响应，或者剩下的车载请求标识信息已无法满足。本发明方法提升了存储资源利用率和数据响应率，保证了车载网络的数据服务质量。

主权项

一种基于二部图的车载网络分布式存储方法，任意一所述车载网络中包括有多个路边单元、多个车载节点和一个信息中心IC；车载节点与路边单元的通信为V2I，车载节点之间的通信为V2V，信息中心IC与路边单元的通信为Internet网络；路边单元采用集合形式表达为RD＝{R1,R2,…,Rr}；R1表示第一个路边单元，R2表示第二个路边单元，Rr表示最后一个路边单元；车载节点采用集合形式表达为VD＝{V1,V2,…,Vn}；V1表示第一个车载节点，V2表示第二个车载节点，Vn表示最后一个车载节点；网络信息采用集合形式表达为第一个网络信息记为Rf1(content1,1)，content1表示数字标识号为1的车载网络信息内容，1表示第一个车载网络信息内容对应的数字标识号；第二个网络信息记为Rf2(content2,2)，content2表示数字标识号为2的车载网络信息内容，2表示第二个车载网络信息内容对应的数字标识号；第三个网络信息记为Rf3(content3,3)，content3表示数字标识号为3的车载网络信息内容，3表示第三个车载网络信息内容对应的数字标识号；第四个网络信息记为Rf4(content4,4)，content4表示数字标识号为4的车载网络信息内容，4表示第四个车载网络信息内容对应的数字标识号；第五个网络信息记为Rf5(content5,5)，content5表示数字标识号为5的车载网络信息内容，5表示第五个车载网络信息内容对应的数字标识号；第Z‑1个网络信息记为RfZ‑1(contentZ‑1,Z‑1)，contentZ‑1表示数字标识号为Z‑1的车载网络信息内容，Z‑1表示第Z‑1个车载网络信息内容对应的数字标识号；最后一个网络信息记为RfZ(contentZ,Z)，contentZ表示数字标识号为Z的车载网络信息内容，Z表示最后一个车载网络信息内容对应的数字标识号；其特征在于信息中心IC对网络信息的分布式存储包括有下列步骤：步骤一：构造二部图步骤11：设置一个空的二部图记为G＝(X,Y,E)，X表示左边顶点，Y表示右边顶点，E表示边；执行步骤12；步骤12：将当前存储周期τ中信息中心IC采集到的中的元素加入到空的二部图G＝(X,Y,E)的X中，得到具有左顶点的二部图GX，执行步骤13；所述车载请求标识信息是指Fτ中被第一个车载节点V1请求到的车载网络信息内容content对应的数字标识号ID；所述车载请求标识信息是指Fτ中被第二个车载节点V2请求到的车载网络信息内容content对应的数字标识号ID；所述车载请求标识信息是指Fτ中被最后一个车载节点Vn请求到的车载网络信息内容content对应的数字标识号ID；所述具有左顶点的二部图GX的左顶点中包含的元素为X＝{a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,…,ai‑1,ai}，其中：a1表示第一个左顶点，a1记录的内容是中包含的数字标识号1；a2表示第二个左顶点，a2记录的内容是中包含的数字标识号2；a3表示第三个左顶点，a3记录的内容是中包含的数字标识号1；a4表示第四个左顶点，a4记录的内容是中包含的数字标识号3；a5表示第五个左顶点，a5记录的内容是中包含的数字标识号4；a6表示第六个左顶点，a6记录的内容是中包含的数字标识号5；a7表示第七个左顶点，a7记录的内容是中包含的数字标识号Z‑1；ai‑1表示第i‑1个左顶点，ai‑1记录的内容是中包含的数字标识号1；ai表示最后一个左顶点，ai记录的内容是中包含的数字标识号Z；步骤13：针对车载网络中任意一个路边单元Rr，构造一个大小为存储容量的存储位置集合，记为其中，表示Rr的第一个存储位置，表示Rr的第二个存储位置，表示Rr的最后一个存储位置，执行步骤14；步骤14：遍历所有RD＝{R1,R2,…,Rr}中的路边单元，获得全网存储位置集合并将中的元素加入到具有左顶点的二部图GX的Y中，得到具有左右顶点集的二部图GX+Y，执行步骤15；所述具有左右顶点集的二部图GX+Y的Y＝{b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,…,bj‑1,bj}，其中：b1表示第一个右顶点，b1记录的内容是R1的第一个存储位置b2表示第二个右顶点，b2记录的内容是R2的第一个存储位置b3表示第三个右顶点，b3记录的内容是R3的第一个存储位置b4表示第四个右顶点，b4记录的内容是R4的第一个存储位置b5表示第五个右顶点，b5记录的内容是R5的第一个存储位置b6表示第六个右顶点，b6记录的内容是R5的第二个存储位置b7表示第七个右顶点，b7记录的内容是R5的第三个存储位置b8表示第八个右顶点，b8记录的内容是Rr‑1的第一个存储位置bj‑1表示第j‑1个右顶点，bj‑1记录的内容是Rr的第一个存储位置bj表示最后一个右顶点，bj记录的内容是Rr的第二个存储位置步骤15：以顶点匹配条件且且来判断所述具有左右顶点集的二部图GX+Y中的X与Y是否连边，从而构建得到具有顶点和边的二部图执行步骤21；为车载节点Vn在下一个存储周期τ+1将要遇到的路边单元集合；a1与b2满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a1,b2>；a2与b3满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a2,b3>；a2与b4满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a2,b4>；a3与b5满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a3,b5>；a3与b6满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a3,b6>；a3与b7满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a3,b7>；a4与b5满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a4,b5>；a4与b6满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a4,b6>；a4与b7满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a4,b7>；a5与b8满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a5,b8>；a5与bj‑1满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a5,bj‑1>；a5与bj满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a5,bj>；a6与b5满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a6,b5>；a6与b6满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a6,b6>；a6与b7满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a6,b7>；a7与b5满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a7,b5>；a7与b6满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a7,b6>；a7与b7满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a7,b7>；a7与bj‑1满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a7,bj‑1>；a7与bj满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<a7,bj>；ai‑1与b5满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<ai‑1,b5>；ai‑1与b6满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<ai‑1,b6>；ai‑1与b7满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<ai‑1,b7>；ai‑1与bj‑1满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<ai‑1,bj‑1>；ai‑1与bj满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<ai‑1,bj>；ai与b5满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<ai,b5>；ai与b6满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<ai,b6>；ai与b7满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<ai,b7>；ai与bj‑1满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<ai,bj‑1>；ai与bj满足顶点匹配条件且且则在GX+Y的边集E中添加边<ai,bj>；统计边集E中的边包括有<a1,b2>、<a2,b3>、<a2,b4>、<a3,b5>、<a3,b6>、<a3,b7>、<a4,b5>、<a4,b6>、<a4,b7>、<a5,b8>、<a5,bj‑1>、<a5,bj>、<a6,b5>、<a6,b6>、<a6,b7>、<a7,b5>、<a7,b6>、<a7,b7>、<a7,bj‑1>、<a7,bj>、<ai‑1,b5>、<ai‑1,b6>、<ai‑1,b7>、<ai‑1,bj‑1>、<ai‑1,bj>、<ai,b5>、<ai,b6>、<ai,b7>、<ai,bj‑1>和<ai,bj>；步骤二：求出二部图最大匹配子图步骤21：若具有顶点和边的二部图的边集E不为空，则执行步骤22；若具有顶点和边的二部图的边集E为空，则结束分布式存储，且输出车载分配结果DI；步骤22：应用匈牙利算法从具有顶点和边的二部图中得到最大匹配子图GB＝<(X,Y),EB>，其中EB是具有顶点和边的二部图的边集E的子集，简称为边子集；EB＝{<γ,β>|γ∈X,β∈Y}，其中γ表示最大匹配子图GB＝<(X,Y),EB>边集EB中的任意一个边的左顶点，β表示最大匹配子图GB＝<(X,Y),EB>边集EB中的任意一个边的右顶点；执行步骤31；边子集EB中的边包括有<a1,b2>、<a2,b3>、<a3,b5>、<a4,b6>、<a5,b8>、<a6,b7>、<a7,bj‑1>和<ai‑1,bj>；则γ包括有边<a1,b2>中的a1、边<a2,b3>中的a2、边<a3,b5>中的a3、边<a4,b6>中的a4、边<a5,b8>中的a5、边<a6,b7>中的a6、边<a7,bj‑1>中的a7和边<ai‑1,bj>中的ai‑1；则β包括有边<a1,b2>中的b2、边<a2,b3>中的b3、边<a3,b5>中的b5、边<a4,b6>中的b6、边<a5,b8>中的b8、边<a6,b7>中的b7、边<a7,bj‑1>中的bj‑1和边<ai‑1,bj>中的bj；步骤三：分配、清理网络信息步骤31：完成网络信息分配后，获得车载分配结果为执行步骤32；将边<a1,b2>中的第一个左顶点a1所对应的Rf1分配到第二个右顶点b2对应的R2中；将边<a2,b3>中的第二个左顶点a2所对应的Rf2分配到第三个右顶点b3对应的R3中；将边<a3,b5>中的第三个左顶点a3所对应的Rf1分配到第五个右顶点b5对应的R5中；将边<a4,b6>中的第四个左顶点a4所对应的Rf3分配到第六个右顶点b6对应的R5中；将边<a5,b8>中的第五个左顶点a5所对应的Rf4分配到第八个右顶点b8对应的Rr‑1中；将边<a6,b7>中的第六个左顶点a6所对应的Rf5分配到第七个右顶点b7对应的R5中；将边<a7,bj‑1>中的第七个左顶点a7所对应的RfZ‑1分配到第j‑1个右顶点bj‑1对应的Rr中；将边<ai‑1,bj>中的第i‑1个左顶点ai‑1所对应的Rf1分配到第j个右顶点bj对应的Rr中；分配了第一个网络信息Rf1的路边单元有第二个路边单元R2、第五个路边单元R5、第r个路边单元Rr，简称为第一车载分配结果分配了第二个网络信息Rf2的路边单元有第三个路边单元R3，简称为第二车载分配结果分配了第三个网络信息Rf3的路边单元有第五个路边单元R5，简称为第三车载分配结果分配了第四个网络信息Rf4的路边单元有第r‑1个路边单元Rr‑1，简称为第四车载分配结果分配了第五个网络信息Rf5的路边单元有第五个路边单元R5，简称为第五车载分配结果分配了第Z‑1个网络信息RfZ‑1的路边单元有第r个路边单元Rr，简称为第Z‑1车载分配结果分配了第Z个网络信息RfZ的路边单元不存在，简称为第Z车载分配结果采用集合形式表达车载分配结果为步骤32：逐个判断和中的路边单元个数是否大于1；若路边单元个数大于1，即则执行步骤33；若路边单元个数小于等于1，即和则放弃对路边单元分配到的网络信息的清理；具体地，则信息中心IC放弃对R3分配到的Rf2的清理；则信息中心IC放弃对R5分配到的Rf3的清理；则信息中心IC放弃对Rr‑1分配到的Rf4的清理；则信息中心IC放弃对R5分配到的Rf5的清理；则信息中心IC放弃对Rr分配到的RfZ‑1的清理；说明没有路边单元分配到RfZ，故不进行清理；步骤33：对于在当前存储周期τ内请求了第一个网络信息Rf1，并在下一个存储周期τ+1内将要遇到第二个路边单元R2的车载节点有第一个车载节点V1，简称为R2－Rf1－车载节点即在当前存储周期τ内请求了第一个网络信息Rf1，并在下一个存储周期τ+1内将要遇到第五个路边单元R5的车载节点有第三个车载节点V3、第n个车载节点Vn，简称为R5－Rf1－车载节点即在当前存储周期τ内请求了第一个网络信息Rf1，并在下一个存储周期τ+1内将要遇到第r个路边单元Rr的车载节点有第n个车载节点Vn，简称为Rr－Rf1－车载节点即依据和中元素个数降序排列，得到路边单元的处理次序依次为第五个路边单元R5、第二个路边单元R2、第r个路边单元Rr；对排序后位于首位的第五个路边单元R5执行步骤34，位于首位之后的第二个路边单元R2和第r个路边单元Rr分别依次执行步骤35；步骤34：保留第五个路边单元R5分配到的第一个网络信息Rf1，并记录第一车载中间分配结果然后执行步骤35；步骤35：对于第二个路边单元R2，针对中的第一个车载节点V1，判断是否为空集，若为空集，则保留第二个路边单元R2分配到的第一个网络信息Rf1，并对第一车载中间分配结果重新赋值否则，清理第二个路边单元R2分配到的第一个网络信息Rf1；由于所以保留第二个路边单元R2分配到的第一个网络信息Rf1，并对第一车载中间分配结果重新赋值对于第r个路边单元Rr，针对中的第n个车载节点Vn，判断是否为空集，若为空集，则保留第r个路边单元Rr分配到的第一个网络信息Rf1，并对第一车载中间分配结果重新赋值否则，清理第r个路边单元Rr分配到的第一个网络信息Rf1；由于所以清理第r个路边单元Rr分配到的第一个网络信息Rf1；完成清理路边单元分配到的网络信息后，执行步骤36；步骤36：将第一车载中间分配结果赋值给第一车载分配结果即对路边单元个数大于1的全部执行完步骤33到36后的所有，执行步骤41；步骤四：二次分配、更新二部图顶点集步骤41：去除车载请求标识信息中与连边的左顶点相关的数字标识号，即：中包含的数字标识号1；中包含的数字标识号2；中包含的数字标识号1；中包含的数字标识号3；中包含的数字标识号4；中包含的数字标识号5；中包含的数字标识号Z‑1；中包含的数字标识号1；得到二次分配的车载请求标识信息其中步骤42：将二次分配的车载请求标识信息中的元素Z加入空的二部图的左顶点的标识为ai，其中，ai记录的内容是中数字标识号Z；执行步骤43；步骤43：已经分配有网络信息的存储位置有去除全网存储位置集合中已经分配有网络信息的存储位置，得到二次分配的全网存储位置集合其中执行步骤44；步骤44：将二次分配的全网存储位置集合中的元素加入二部图的右顶点的标识号有b1,b4,bj，其中，b1记录的内容是R1的第一个存储位置b4记录的内容是R4的第一个存储位置bj记录的内容是Rr的第二个存储位置执行步骤15。