[發明專利]一種基于車輛分簇的協作緩存方法

在審

• 申請號: 202210161140.1
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114666842A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 朱琦;陳清秋
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W28/14
• 分類號: H04W28/14;H04W4/44;H04W4/46;H04W84/18;H04L67/568;H04L67/5683;G06N3/00;H04W40/32;H04L45/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發明公開了一種基于車輛分簇的協作緩存方法，該方法可以充分利用車載自組織網絡中有限的緩存資源，有效降低車輛請求內容時的時延和成本。具體步驟如下：首先根據車輛的速度和位置以及鄰居車輛的數目對車輛進行分簇，移動車輛發出內容請求后，按照簇頭?相鄰簇?路邊單元RSU?不相鄰簇的順序進行內容搜索，當找到本地緩存內容時，按原傳輸路徑將內容返回請求車輛，相鄰簇間通信通過V2V方式進行，不相鄰簇間通信以路邊單元作為中繼。然后計算每種內容獲取方式所需的時延和成本，構建一個時延和成本聯合最小化的優化問題，隨后采用蟻群算法對該問題進行求解，得到最優的緩存放置方案。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種基于車輛分簇的協作緩存方法。

背景技術

隨著智能交通系統(ITS)的發展，司機和乘客不僅需要交通信息，還需要更多其他內容，例如車內娛樂和移動廣告，這給車載網絡造成了很大的壓力。邊緣緩存是在系統的邊緣部署緩存，在車載網絡中引入邊緣緩存技術，將內容緩存在路邊單元和車輛中，可以減少從遠程內容服務商獲取內容的概率，有效地降低內容獲取時延，緩解車載網絡的壓力。

傳統的車載網絡中的緩存方法，不考慮移動車輛和路邊單元之間的協作，這使得整個網絡的請求內容成功率很低，也不考慮車輛分簇方法，這導致車載網絡中通信鏈路混亂。因此應該考慮移動車輛和路邊單元之間的協作緩存，將內容協同分配在車輛和路邊單元RSU中，以此提高網絡中緩存內容的多樣性，減少冗余，降低獲取緩存內容的時延和成本。同時應該引入車輛分簇的方法，提高車載自組織網絡中通信的穩定性。

發明內容

本發明的目的：在于提供一種基于車輛分簇的協作緩存方法，利用車載自組織網絡中有限的緩存資源，降低車輛請求緩存內容時的時延和成本。

為實現以上功能，本發明設計一種基于車輛分簇的協作緩存方法，基于緩存內容保存在目標路段上的各路邊單元RSU或各路邊單元RSU通信覆蓋范圍中的各車輛簇的簇頭中，車輛簇中的車輛請求緩存內容時，先向其所屬車輛簇的簇頭請求，若其所屬車輛簇的簇頭中沒有所請求的內容，則向路邊單元RSU和路邊單元RSU的通信覆蓋范圍中的其他車輛簇的簇頭發出請求，車輛向與其所屬車輛簇不相鄰的車輛簇的簇頭發出請求時，需要以路邊單元RSU作為中繼，按預設周期執行以下步驟，完成緩存內容位置的放置，使車輛從車輛簇的簇頭或路邊單元RSU中獲取緩存內容，實現獲取緩存內容過程中的時延和成本的最小化；

S1.分別針對目標路段上的各路邊單元RSU，在各路邊單元RSU的通信覆蓋范圍內劃分車輛簇，每個路邊單元RSU的通信覆蓋范圍中至少包括一個車輛簇，每個車輛簇中至少包括一個車輛；

S2.初始化車輛信息：分別針對目標路段上各個車輛簇內的各個車輛，以車輛通信范圍內的其他車輛為鄰居車輛，獲取鄰居車輛數量N、車輛與各鄰居車輛的平均距離d、車輛與各鄰居車輛的速度差總和v_d；

S3.分別計算車輛所屬車輛簇內各車輛的權重，如果車輛的權重大于其所屬車輛簇內各車輛的權重，則以該車輛為該車輛簇的簇頭，否則該車輛為該車輛簇的簇成員；

S4.基于車輛從車輛簇的簇頭或其所屬通信范圍的路邊單元RSU獲取緩存內容的方法，分別針對不同的獲取緩存內容的方法，構建獲取緩存內容的時延函數和獲取緩存內容總成本函數；

S5.基于獲取緩存內容的時延函數和獲取緩存內容總成本函數，構建時延和獲取緩存內容總成本最小化目標函數及約束條件；

S6.構建緩存方案樣本，采用蟻群算法對時延和獲取緩存內容總成本最小化目標函數進行求解，獲得緩存方案樣本所對應的時延和獲取緩存內容總成本，以及緩存方案樣本所對應的信息素、啟發式信息、轉移概率；

S7.以最小化時延和獲取緩存內容總成本為目標，通過各緩存方案樣本的參與迭代，獲得使時延和獲取緩存內容總成本最小的緩存方案樣本，并基于該緩存方案樣本，完成緩存內容位置的放置。