[發明專利]一種基于數據優先級、鏈路狀態和交通流密度的多鏈路選擇方法

在審

• 申請號: 201711237968.6
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108200601A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 丁男;高壯林;譚國真
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H04W28/02
• 分類號: H04W28/02;H04L12/865
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 楊翠翠

1.一種基于數據優先級、鏈路狀態和交通流密度的多鏈路選擇方法，其特征在于：

(1)獲取數據類型：當從上層有數據報文到達數據鏈路層時，提取該數據報文的優先級，如果優先級為最高，即該數據報文的類型為WSM，則直接把數據報文分發到IEEE802.11p鏈路上進行傳輸；

(2)計算并比較各鏈路的數據優先級匹配度：當數據鏈路層從上層收到的是非WSM類型的數據報文時，此時需要獲取各鏈路的往返延時和負載情況，同時也要獲取當前車輛所處環境的交通流密度，利用數據優先級計算優先級系數，用往返延時和負載情況分別計算各鏈路的延時占比因子和負載占比因子，最后用以上三個參數計算數據報文與鏈路的匹配程度，如果計算的是數據報文與IEEE802.11p鏈路的匹配度，還要加上交通流密度作為參數，最后將該數據報文分配到最匹配的鏈路進行傳輸：

延時占比因子用于表示鏈路某時刻的延時在判斷鏈路的數據優先級匹配度時所占的權重，用RE_i(t)表示；其表達式如下

其中，R_i(t)表示鏈路i在t時刻的往返延時，R_imax表示鏈路i的最大延遲響應容忍時間常數；RE_i(t)的取值范圍為(0,1]；

負載占比因子表示鏈路某時刻的負載在判斷鏈路的數據優先級匹配度時所占的權重，用LE_i(t)表示；表達式如下

L_i(t)表示鏈路i在t時刻的負載值，L_imax表示鏈路i的最大負載值；LE_i(t)的取值范圍為[0,1]；

數據報文優先級β用以表示當前數據報文的緊急程度，其表達式如下

其中，ACI∈{0,1,2,3}，表示數據幀的發送優先級；ACNum為ACI的種類，ACNum＝4；數據報文優先級β∈(0,1)；

某車輛在t時刻與其他車輛的通信量估計值，由以下公式獲得

x(t)＝fPRρ (4)

其中，f為IEEE 802.11p協議廣播車輛狀態消息的頻率；P為當前網絡中每輛通信車輛所運行安全類應用的平均數量；R為車輛的通信距離，ρ是當前車輛移動環境的交通流密度；

鏈路的數據優先級匹配度表示某時刻鏈路對當前數據報文的合適程度。

當時，取

其中，s_i(t)表示鏈路i在t時刻關于數據報文p的鏈路的數據優先級匹配度值；β_p是非安全數據報文p的優先級，RE_i(t)是鏈路i在t時刻的延時占比因子，LE_i(t)是鏈路i在t時刻的延時占比因子和負載占比因子，x(t)是該車輛當前的通信量估計值；

根據(5)式，計算出所有鏈路的數據優先級匹配度值，并選取數據優先級匹配度值最小的鏈路，將數據報文p分發到相應的鏈路進行傳輸；如果數據報文p分發到非IEEE802.11p鏈路，則分發完成，算法結束，重新執行步驟1；如果數據報文p分發到IEEE 802.11p鏈路，則還需要經過步驟3。

(3)計算IEEE802.11p鏈路的非安全數據報文最大分發頻率：經過以上兩個步驟，若數據報文p被分發到IEEE 802.11p鏈路，此時需要計算IEEE 802.11p鏈路的非WSM最大分發頻率f_umax；

在一個WSM周期內IEEE 802.11p鏈路所能發送的非WSM數量c為

c＝kT (6)

其中，k是WSM的發送周期，T是IEEE 802.11p鏈路的最大吞吐量；

以MAC層發送緩沖區的剩余空間是否比c大為判斷條件，得IEEE 802.11p鏈路的非WSM最大分發頻率f_umax

其中，Lmax是IEEE802.11p鏈路的發送緩沖區大小，L_i(t)是IEEE802.11p鏈路當前已經使用的發送緩沖區大小；

然后，利用最新被分發到IEEE 802.11p鏈路的兩個非WSM數據報文，計算此時IEEE802.11p鏈路的瞬時分發頻率f_u

其中，t₁和t₂是兩個非WSM報文分別分發到IEEE 802.11p鏈路的時刻；

使用f_u與f_umax進行比較，若f_u≤f_umax，分發成功，算法結束，重新執行步驟1；若f_u＞f_umax，分發失敗，該報文進入LLC層的待分發隊列重新等待分發，算法結束，重新執行步驟1。