[发明专利]车联网下具有缓存能力的车辆分群协作传输方法

摘要

本发明公开了一种车联网环境下具有缓存能力的车辆分群协作传输方法，包括步骤1：对道路上车辆进行分群和进行群维护；步骤2：采用请求回传的方式获取缓存；步骤3：采用LRU缓存替换更新策略。本发明利用V2V通信方式与具有缓存能力的车辆结合，并且采取分群协作的传输方式，并定期的对节点缓存进行数据更新，能够提高传输过程的稳定性和减少网络服务成本，明显减少冗余的网络转发，减少网络延时，使得数据在转发过程中更加高效，同时也保证了本地缓存数据的时效性和有用性。

主权项

1.一种车联网下具有缓存能力的车辆分群协作传输方法，包括以下几个步骤：步骤1：对道路上车辆进行分群和进行群维护；设道路为双向直行道路，所有车辆配有采集设备，采集自身环境和状态信息，包括车辆行驶速度和行驶方向，每个车辆节点计算它和周围节点的相对移动速度以及距离，针对不同密度的道路车辆，进行分群，设一个群里面的节点状态分为：无群UN、群首CH、普通群成员CM和临时群首CHt，CH的通信距离为连接向前一跳传输范围的节点和向后一跳传输范围的节点，每个CH管理自己群内成员信息的列表MT并不断进行更新；分群过程如下：车辆进入某条路，为UN状态，并且在每个信标时间段Tb都广播一个信标信息，包含它的位置、速度、移动方向以及兴趣类型，设置时间阈值Te，当某一节点保持UN状态超过Te的时间后，设节点为一个新群CHt状态；如果未超过Te时间，当UN节点接收到来自CH或者CHt的信标信息，检查是否被允许加入到这个群内，如果是，变成为这个群的成员，变成CM状态，并且设置自己的在群中的ID号，用群名称+数字的形式表示，群名称用兴趣类型+群昵称的形式表示，如果被拒绝，将继续发送信标信息等待，当CH接收到一个信标信息时，计算出和信标源节点的相对距离，相对速度和兴趣类型来决定是否接受这个节点入群，首先查看兴趣类型，如果符合，则根据时间阈值Tr，在大于Tr的时间内，源节点都与CH保持在一跳通信范围内，则接受源节点为本群CM，并更新群MT，如果不符合则发送拒绝信息；群管理过程如下：设置距离Dm和时间段Tm，当两个类型的CH在大于Tm的时间距离都保持小于Dm时，进行群合并，靠近最中央的CH为合并后新群的CH，而另一个原来的CH将自己的MT信息发送给新CH，新的CH更新MT表，通过广播信息通知CM更换群ID；CH还管理位置列表，记录CM是否在CH的范围内，如果大于Tl时间，CM不在CH的覆盖范围内，CH通知这个CM不再是群成员，删除TM表中这个成员的信息；步骤2：采用请求回传的方式获取缓存；使用基于命名的数据存储方式，在每一个车辆节点缓存器中将数据内容以名字+数据的方式存储，在车载自组织网络VANETs中存在两种类型的数据包：兴趣请求包和数据包，兴趣请求包是由请求节点发送出的包含数据名称的包，数据包是由缓存数据提供节点发送出的包含缓存数据的名称和数据本身；每一个节点管理一个收发请求列表，用来记录节点接收到的请求以及发出去的请求；设置累计请求数阈值Nt，当节点中的收发请求列表中的请求次数超过阈值Nt时才进行缓存，否则只是转发该数据；设某群中，B节点想请求某数据文件，此时A节点中缓存有该数据文件，B获取该数据的过程为：首先B发送一个兴趣包给CH1，CH1首先检查自己的缓存器中是否存有该数据，如果有，则直接由CH1通过车到车V2V通信链路传送给B，如果没有，则检查自己的收发请求表中是否转发过该数据，如果有，则CH1将B发送的兴趣包转发到源数据节点A，节点A再将包含该数据的数据包转发到CH1，CH1再转发到B，按逆向路径完成数据转发；如果CH1收发请求表中没有转发过该数据，则向群内其他成员广播该兴趣包，如果有节点收到兴趣包后，如果缓存有该数据，则按逆向路径转发到B；如果CH1发现本群内都没有发现该数据后，则将该兴趣包转发到连接其他群的网关G1，G1节点再将兴趣包转发到CH2，再检查CH2所在群是否有该文件，如果有，则按逆向路径将数据包转发到B，如果没有，CH1将发送消息告知B暂时没有该数据缓存；步骤3：采用最近最少使用方法LRU缓存替换更新策略；设置时间阈值TL和数据缓存使用次数阈值NL，包括本节点访问次数和转发到其他节点的次数，如果在TL时间段内，某缓存数据文件被使用的次数小于NL，则将该数据文件从缓存器中删除；设车辆节点缓存容量为Q，缓存文件所占缓存空间为Qc，需满足令：Qc≤β·Q其中：β为可调系数，用于调节缓存文件所占比例，当缓存文件达到β·Q，触发LRU缓存更新策略。