車聯(lián)網(wǎng)中基于多優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了車聯(lián)網(wǎng)中基于多優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列控制方法，本方法在車輛產(chǎn)生消息時(shí)，針對每個(gè)消息劃分成不同優(yōu)先級(jí)；再據(jù)消息的優(yōu)選級(jí)，將消息放入不同的控制隊(duì)列；在消息傳輸時(shí)，根據(jù)控制隊(duì)列的發(fā)送優(yōu)先等級(jí)發(fā)送對應(yīng)隊(duì)列中的消息。本發(fā)明提供的消息隊(duì)列控制方法具有可靠的通信服務(wù)、根據(jù)不同業(yè)務(wù)類型Qos需求提供不同時(shí)延、吞吐量、可靠性等性能保障。
【專利說明】車聯(lián)網(wǎng)中基于多優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計(jì)ー種車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)，尤其是涉及ー種車聯(lián)網(wǎng)中消息隊(duì)列控制的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車聯(lián)網(wǎng)作為新興的車輛通信技術(shù)，為在路上的移動(dòng)用戶提供無縫的連接服務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)車輛與車輛之間，車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施直接的多跳無線通信，以提供多種車輛安全應(yīng)用與非安全應(yīng)用。相對于傳統(tǒng)的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)，車聯(lián)網(wǎng)有自身獨(dú)有的特點(diǎn):
[0003](1)高動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因?yàn)檐囕v間的高速移動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)錂C(jī)構(gòu)經(jīng)常改變。
[0004](2)經(jīng)常的網(wǎng)絡(luò)中斷。同樣的原因，車聯(lián)網(wǎng)的鏈接會(huì)經(jīng)常變化。特別是在車輛密度不高的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)中斷的可能性會(huì)更高。一種可行的解決辦法是預(yù)先沿路安放ー些中繼節(jié)點(diǎn)或接入點(diǎn)來保持連通性。
[0005](3)足夠的能量和存儲(chǔ)空間。車聯(lián)網(wǎng)中的通信節(jié)點(diǎn)是汽車而不是小的手持設(shè)備，它們要更大的能量和功率(包括存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)處理)。
[0006](4)移動(dòng)模型和預(yù)測。車輛節(jié)點(diǎn)雖然高速運(yùn)動(dòng)，但是它們的移動(dòng)經(jīng)常受限于已經(jīng)建好的高速公路和城市街道，所以只要提供了速度和街道地圖，車輛的未來狀態(tài)就可以被預(yù)測。
[0007](5)嚴(yán)格的時(shí)延限制。在一些車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)不需要高數(shù)據(jù)速率但需要嚴(yán)格的時(shí)延限制。正是由于以上這些特點(diǎn)使得車聯(lián)網(wǎng)的路由方法存在很多新問題和新挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸路徑選擇方法在車聯(lián)網(wǎng)中很難獲得理想的性能。
[0008]不同于MANET，車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景多樣化，包括車輛安全類應(yīng)用，道路交通效率類應(yīng)用，信息與娛樂類應(yīng)用，因此，不同的消息業(yè)務(wù)有不同的Qos要求。在消息的調(diào)度中，大部分網(wǎng)絡(luò)傳輸層的隊(duì)列控制方式雖然把端到端時(shí)延性能作為重要指標(biāo)，雖然滿足了一般消息的時(shí)延要求，但對于緊急的安全消息，依靠普通隊(duì)列控制方式往往不能夠及時(shí)的轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)。特別當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)有很多甚至是一片地理區(qū)域時(shí)，更加不能滿足時(shí)延要求。例如，如果用先進(jìn)先出的隊(duì)列控制方式，會(huì)導(dǎo)致某些后到的高時(shí)延、高可靠性要求的安全消息無法保證實(shí)時(shí)性，甚至引起事故發(fā)生。采用普通的優(yōu)先權(quán)隊(duì)列控制方式，雖能保證實(shí)時(shí)應(yīng)用有較好的Qos(Quality of Service,服務(wù)質(zhì)量)，但是由于車聯(lián)網(wǎng)越來越多的非安全應(yīng)用，導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的分組很久得不到處理，引起“饑餓”。而若采用普通的加權(quán)公平隊(duì)列的控制方式，同樣也會(huì)引起高優(yōu)先級(jí)消息得不到及時(shí)處理的問題。
[0009]然后在實(shí)際應(yīng)用中，同一車輛往往會(huì)面臨在同一段時(shí)間內(nèi)需要發(fā)送多種消息的局面，由此可見，提供一種高效可靠的消息隊(duì)列控制方法是十分有必要的，從而保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)產(chǎn)生的消息能夠快速、高效轉(zhuǎn)發(fā)，其他業(yè)務(wù)能夠得到公平的轉(zhuǎn)發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對現(xiàn)有車聯(lián)網(wǎng)中各種消息隊(duì)列控制方案無法實(shí)現(xiàn)高效可靠的消息隊(duì)列控制的問題，本發(fā)明的目的在于提供ー種可提供可靠的通信服務(wù)、根據(jù)不同業(yè)務(wù)類型Qos需求提供不同時(shí)延、呑吐量、可靠性等性能保障的消息隊(duì)列控制方法。
[0011]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0012]車聯(lián)網(wǎng)中基于多優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列控制方法，所述控制方法在車輛產(chǎn)生消息吋，針對每個(gè)消息劃分成不同優(yōu)先級(jí)；再據(jù)消息的優(yōu)選級(jí)，將消息放入不同的控制隊(duì)列；在消息傳輸時(shí)，根據(jù)控制隊(duì)列的發(fā)送優(yōu)先等級(jí)發(fā)送對應(yīng)隊(duì)列中的消息。
[0013]該本方法的優(yōu)選方案中，所述控制方法具體包括如下步驟:
[0014]1)將車輛產(chǎn)生的消息劃分成不同優(yōu)先級(jí)；
[0015]2)消息在網(wǎng)絡(luò)傳輸層根據(jù)自身的優(yōu)先級(jí)進(jìn)入不同控制隊(duì)列:其中，高優(yōu)先級(jí)等級(jí)的消息進(jìn)入High-Priority Quene,所述High-Priority Quene是高優(yōu)先級(jí)先進(jìn)先出隊(duì)列，且當(dāng)該隊(duì)列中有消息時(shí)，優(yōu)先發(fā)送該隊(duì)列消息；中、低優(yōu)先級(jí)等級(jí)的消息進(jìn)入Low-PriorityQuene,所述Low-Priority Quene,是低優(yōu)先級(jí)先進(jìn)先出隊(duì)列；
[0016]3)在進(jìn)行消息發(fā)送時(shí),首先查看High-Priority Quene隊(duì)列中是否有packet (消息包)，若有，則優(yōu)先發(fā)生該隊(duì)列消息；若無，則發(fā)送Low-Priority Quene隊(duì)列中的消息。
[0017]進(jìn)ー步的，所述步驟1)中由源車輛節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層產(chǎn)生massage (消息)，并在姆個(gè)packet中的header (包頭)部分的DE_SignPriority字段標(biāo)記數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)。
[0018]進(jìn)ー步的,所述Low-Priority Quene采用3種不同發(fā)送時(shí)間權(quán)值的加權(quán)公平隊(duì)列放入對應(yīng)優(yōu)先級(jí)等級(jí)的消息，若Low-Priority Quene中的某ー個(gè)隊(duì)列滿,則最后到達(dá)的消息&出丟棄。
[0019]再進(jìn)ー步的,所述步驟3)中Low-Priority Quene按照加權(quán)公平隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包發(fā)送方式發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)包，且加權(quán)公平隊(duì)列中的3種不同發(fā)送時(shí)間權(quán)值隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包被發(fā)送的時(shí)間比為3:2:1。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的方案有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1.本發(fā)明提供了兩種不同的消息發(fā)送隊(duì)列，確保了安全消息的低時(shí)延、高可靠性的要求，又同時(shí)保證了非安全消息的呑吐量要求，有效的滿足車聯(lián)網(wǎng)不同應(yīng)用(車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要有三方面:提高行車安全、提高交通效率、増加娛樂等)產(chǎn)生的消息有不同的Qos需求(主要包括時(shí)延、可靠性、呑吐量等)。
[0022]2.本發(fā)明中的低優(yōu)先級(jí)等級(jí)數(shù)據(jù)通過使用加權(quán)公平隊(duì)列發(fā)送，可以保證較高優(yōu)先級(jí)與較低優(yōu)先級(jí)的消息可以有公平的發(fā)送時(shí)間，不會(huì)出現(xiàn)較低優(yōu)先級(jí)消息出現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)饑餓狀態(tài)。
[0023]3.本發(fā)明通過設(shè)置多種隊(duì)列，避免了只使用先進(jìn)先出隊(duì)列方法中出現(xiàn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)不能得到實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)的缺點(diǎn)。
[0024]4.本發(fā)明中將優(yōu)先級(jí)等級(jí)為2的消息，単獨(dú)進(jìn)入發(fā)送時(shí)間權(quán)值為1的Low-Priority Quene的分隊(duì)列，以保證該消息在發(fā)送時(shí)不必等待其他優(yōu)先級(jí)等級(jí)消息的發(fā)送，從而能直接進(jìn)入發(fā)送處理器，從而能夠盡量滿足其時(shí)延要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來進(jìn)ー步說明本發(fā)明。
[0026]圖1為本發(fā)明中基于多優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列控制的原理圖；[0027]圖2為本發(fā)明車輛節(jié)點(diǎn)接收到message后，對數(shù)據(jù)包的處理流程圖；
[0028]圖3為本發(fā)明的一種應(yīng)用場景示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)ー步闡述本發(fā)明。
[0030]參見圖1，其所示為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)中基于多優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列控制方法的原理圖。由圖可知，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)中消息隊(duì)列控制的方案如下:
[0031]1)首先，將車輛產(chǎn)生的消息劃分成不同優(yōu)先級(jí)。
[0032]2)接著，具有不同優(yōu)先級(jí)的消息在網(wǎng)絡(luò)傳輸層進(jìn)入不同控制隊(duì)列。
[0033]為了達(dá)到良好的控制發(fā)送效果，本發(fā)明將控制隊(duì)列設(shè)計(jì)為兩大類:
[0034]High-Priority Quene,其為高優(yōu)先級(jí)先進(jìn)先出隊(duì)列，且當(dāng)該隊(duì)列中有消息時(shí),優(yōu)先發(fā)送該隊(duì)列消息。
[0035]Low-Priority Quene,其為低優(yōu)先級(jí)先進(jìn)先出隊(duì)列。該隊(duì)列由3種不同發(fā)送時(shí)間權(quán)值的加權(quán)公平隊(duì)列組成，且每個(gè)分隊(duì)列都是ー個(gè)先進(jìn)先出隊(duì)列，3種不同發(fā)送時(shí)間權(quán)值的加權(quán)公平隊(duì)列對應(yīng)的發(fā)送時(shí)間權(quán)值分別為3、2、1，即3種不同發(fā)送時(shí)間權(quán)值隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包被發(fā)送的時(shí)間比為3:2:1。
[0036]針對該結(jié)構(gòu)的控制隊(duì)列，本發(fā)明根據(jù)消息的不同優(yōu)先級(jí)，將具有高等級(jí)的優(yōu)先級(jí)消息進(jìn)入High-Priority Quene,若該隊(duì)列滿，貝U最后到達(dá)的消息溢出丟棄；將其它優(yōu)先級(jí)為中、低等級(jí)的消息根據(jù)自身優(yōu)先級(jí)的等級(jí)進(jìn)入對應(yīng)發(fā)送時(shí)間權(quán)值的加權(quán)公平隊(duì)列中，若Low-Priority Quene中的某ー個(gè)分隊(duì)列滿，貝U最后到達(dá)的消息溢出丟棄。
[0037]3)最后，在進(jìn)行消息發(fā)送時(shí)，首先查看High-Priority Quene隊(duì)列中是否有packet (消息包),若有，則優(yōu)先發(fā)生該隊(duì)列消息；若無，則再發(fā)送Low-Priority Quene隊(duì)列中的消息，Low-Priority Quene按照加權(quán)公平隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包發(fā)送方式發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)包，且加權(quán)公平隊(duì)列中的3種不同發(fā)送時(shí)間權(quán)值隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包被發(fā)送的時(shí)間比為3:2:1。
[0038]由上可知，本發(fā)明通過兩種不同的消息發(fā)送隊(duì)列，確保了安全消息的低時(shí)延、高可靠性的要求，又同時(shí)保證了非安全消息的呑吐量要求，有效的滿足車聯(lián)網(wǎng)不同應(yīng)用(車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要有三方面:提高行車安全、提高交通效率、増加娛樂等)產(chǎn)生的消息有不同的Qos需求(主要包括時(shí)延、可靠性、呑吐量等)。
[0039]同時(shí)對于低優(yōu)先級(jí)等級(jí)數(shù)據(jù)通過使用加權(quán)公平隊(duì)列發(fā)送，可以保證較高優(yōu)先級(jí)與較低優(yōu)先級(jí)的消息可以有公平的發(fā)送時(shí)間，不會(huì)出現(xiàn)較低優(yōu)先級(jí)消息出現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)饑餓狀態(tài)。
[0040]基于上述原理，本發(fā)明進(jìn)行車聯(lián)網(wǎng)中消息隊(duì)列控制的具體過程如下:
[0041]a)源車輛節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層產(chǎn)生massage,并在姆個(gè)packet中的header部分的DE_SignPri0rity字段標(biāo)記數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)。按照SAE J2735，車聯(lián)網(wǎng)中的消息可以劃分為8個(gè)等級(jí)(0-7)，等級(jí)越高，消息的優(yōu)先級(jí)越高。
[0042]其中，消息的優(yōu)先級(jí)劃分有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn):ー是重要性，ニ是緊急程度。具體的車聯(lián)網(wǎng)中消息優(yōu)先級(jí)等級(jí)劃分如表1所示:
[0043]表1
【權(quán)利要求】
1.車聯(lián)網(wǎng)中基于多優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列控制方法，其特征在于，所述控制方法在車輛產(chǎn)生消息時(shí)，針對每個(gè)消息劃分成不同優(yōu)先級(jí)；再據(jù)消息的優(yōu)選級(jí)，將消息放入不同的控制隊(duì)列；在消息傳輸時(shí)，根據(jù)控制隊(duì)列的發(fā)送優(yōu)先等級(jí)發(fā)送對應(yīng)隊(duì)列中的消息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車聯(lián)網(wǎng)中基于多優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列控制方法，其特征在干，所述控制方法具體包括如下步驟: 1)將車輛產(chǎn)生的消息劃分成不同優(yōu)先級(jí)； 2)消息在網(wǎng)絡(luò)傳輸層根據(jù)自身的優(yōu)先級(jí)進(jìn)入不同控制隊(duì)列:其中，高優(yōu)先級(jí)等級(jí)的消息進(jìn)入High-Priority Quene,所述High-Priority Quene是高優(yōu)先級(jí)先進(jìn)先出隊(duì)列，且當(dāng)該隊(duì)列中有消息時(shí)，優(yōu)先發(fā)送該隊(duì)列消息；中、低優(yōu)先級(jí)等級(jí)的消息進(jìn)入Low-PriorityQuene,所述Low-Priority Quene,是低優(yōu)先級(jí)先進(jìn)先出隊(duì)列； 3)在進(jìn)行消息發(fā)送時(shí),首先查看High-PriorityQuene隊(duì)列中是否有消息包,若有,貝U優(yōu)先發(fā)生該隊(duì)列消息；若無，則發(fā)送Low-Priority Quene隊(duì)列中的消息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車聯(lián)網(wǎng)中基于多優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列控制方法，其特征在干，所述步驟1)中由源車輛節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層產(chǎn)生消息，并在每個(gè)消息包中的包頭部分的DE_SignPriority字段標(biāo)記數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車聯(lián)網(wǎng)中基于多優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列控制方法，其特征在干，所述Low-Priority Quene采用3種不同發(fā)送時(shí)間權(quán)值的加權(quán)公平隊(duì)列放入對應(yīng)優(yōu)先級(jí)等級(jí)的消息，若Low-Priority Quene中的某ー個(gè)隊(duì)列滿，貝U最后到達(dá)的消息溢出丟棄。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的車聯(lián)網(wǎng)中基于多優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列控制方法，其特征在于，所述步驟3)中Low-Priority Quene按照加權(quán)公平隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包發(fā)送方式發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)包，且加權(quán)公平隊(duì)列中的3種不同發(fā)送時(shí)間權(quán)值隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包被發(fā)送的時(shí)間比為3:2:1。
【文檔編號(hào)】H04L12/851GK103457875SQ201310385835
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】徐婷 申請人:上海永暢信息科技有限公司