[發(fā)明專(zhuān)利]一種高速公路自由流狀態(tài)下的車(chē)聯(lián)網(wǎng)緩存部署方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011268116.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112203258B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙庶源;朱永東;吳迎笑;劉云濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 之江實(shí)驗(yàn)室
• 主分類(lèi)號(hào): H04W4/46
• 分類(lèi)號(hào): H04W4/46;H04W28/02;H04L29/08
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種高速公路自由流狀態(tài)下的車(chē)聯(lián)網(wǎng)緩存部署方法，該方法將某一時(shí)段內(nèi)高速公路上自由流狀態(tài)下的車(chē)輛即時(shí)位置建模為一維泊松點(diǎn)過(guò)程，采用高斯混合模型計(jì)算此時(shí)的車(chē)流密度作為上述泊松點(diǎn)過(guò)程的密度。根據(jù)不同緩存內(nèi)容的流行度，該方法在車(chē)載單元中采用概率緩存策略來(lái)部署緩存，并借助隨機(jī)幾何數(shù)學(xué)工具對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的緩存命中率進(jìn)行建模分析。最后，該方法建立優(yōu)化模型求得車(chē)聯(lián)網(wǎng)緩存命中率最高時(shí)的緩存部署方法。本發(fā)明通過(guò)在車(chē)載單元預(yù)先存儲(chǔ)流行內(nèi)容，可以緩解回程鏈路的帶寬壓力，減少內(nèi)容的重復(fù)傳輸并降低數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)延，大大提高車(chē)聯(lián)網(wǎng)用戶的服務(wù)體驗(yàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車(chē)聯(lián)網(wǎng)資源管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高速公路自由流狀態(tài)下的車(chē)聯(lián)網(wǎng)緩存部署方法。

背景技術(shù)

車(chē)聯(lián)網(wǎng)涉及交通運(yùn)輸、信息通信、互聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)產(chǎn)業(yè)，是信息化與工業(yè)化深度融合的重要領(lǐng)域，具有巨大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Α?yīng)用市場(chǎng)空間和可觀的社會(huì)效益，對(duì)于帶動(dòng)交通行業(yè)、電子信息行業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、技術(shù)創(chuàng)新和融合發(fā)展具有重要意義。隨著5G通信技術(shù)的演進(jìn)和車(chē)輛智能化的發(fā)展，車(chē)聯(lián)網(wǎng)對(duì)信息傳輸質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，超低時(shí)延超高可靠的通信服務(wù)保障是未來(lái)車(chē)聯(lián)網(wǎng)諸多智能化應(yīng)用落地的關(guān)鍵。然而，對(duì)于高速公路場(chǎng)景，車(chē)輛自身的高速移動(dòng)性導(dǎo)致無(wú)線信道環(huán)境變差，車(chē)載通信的可靠性下降；而且，車(chē)輛與核心網(wǎng)物理距離較遠(yuǎn)，不同車(chē)輛在高速移動(dòng)中請(qǐng)求相同業(yè)務(wù)時(shí)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源重復(fù)配置，容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，影響通信時(shí)延。

近年來(lái)，隨著硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，車(chē)載單元(On Board Unit，OBU)的存儲(chǔ)能力大大提升并且成本較低。借鑒內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(Content Delivery Network，CDN)和內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)(Content Centric Networking，CCN)的應(yīng)用和發(fā)展，考慮無(wú)線網(wǎng)絡(luò)熱門(mén)業(yè)務(wù)的異步內(nèi)容復(fù)用的特性，移動(dòng)邊緣緩存技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。因此，在車(chē)載單元合理部署緩存，使得車(chē)輛可以借助V2V通信獲得請(qǐng)求內(nèi)容，能夠有效地緩解回程鏈路的帶寬壓力，減少內(nèi)容的重復(fù)傳輸并降低業(yè)務(wù)時(shí)延，大大提高用戶的服務(wù)體驗(yàn)。

目前關(guān)于車(chē)聯(lián)網(wǎng)緩存的研究較少，而且都沒(méi)有從全局的角度分析緩存策略對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)緩存性能的影響，因此需要一種系統(tǒng)的分析方法來(lái)指導(dǎo)車(chē)聯(lián)網(wǎng)緩存的部署。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高速公路自由流狀態(tài)下的車(chē)聯(lián)網(wǎng)緩存部署方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種高速公路自由流狀態(tài)下的車(chē)聯(lián)網(wǎng)緩存部署方法，該方法包括以下步驟：

S1：構(gòu)建某一時(shí)段內(nèi)高速公路自由流狀態(tài)下的交通流模型；

S2：根據(jù)車(chē)輛功能、發(fā)動(dòng)機(jī)排量、長(zhǎng)度、重量等因素將高速公路上的行駛車(chē)輛劃分為N種類(lèi)型，采用高斯混合模型計(jì)算平均車(chē)流密度；

S3：構(gòu)建基于隨機(jī)幾何的車(chē)聯(lián)網(wǎng)緩存部署模型，包括緩存內(nèi)容請(qǐng)求模型和緩存內(nèi)容放置模型，其中緩存內(nèi)容放置模型采用概率緩存策略來(lái)實(shí)現(xiàn)，即車(chē)載單元以不同的概率緩存不同的內(nèi)容，車(chē)輛之間通過(guò)V2V直連通信傳輸緩存內(nèi)容；

S4：構(gòu)建車(chē)聯(lián)網(wǎng)的V2V無(wú)線信道傳輸模型，定義緩存命中率作為車(chē)聯(lián)網(wǎng)緩存性能的分析指標(biāo)，即發(fā)起內(nèi)容請(qǐng)求的車(chē)輛能夠從自身或者其他車(chē)輛獲得所需內(nèi)容，并且鏈路性能滿足信干噪比要求的概率，推導(dǎo)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的緩存命中率P_hit；

S5：以最大化車(chē)聯(lián)網(wǎng)的緩存命中率為目標(biāo)構(gòu)建優(yōu)化問(wèn)題，求取最優(yōu)的緩存部署方法。

進(jìn)一步地，所述的S1具體通過(guò)如下子步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：

S1.1：根據(jù)交通流理論，將單位時(shí)間內(nèi)車(chē)輛的到達(dá)率建模為均值為Q的泊松分布；

S1.2：自由流狀態(tài)下，高速公路上各車(chē)輛的即時(shí)位置可看作是隨機(jī)分布的，將其近似建模為密度為λ的一維泊松點(diǎn)過(guò)程，λ的值等于平均車(chē)流密度。

進(jìn)一步地，所述的S2具體為：