[发明专利]一种车载异构网络中基于前向时延的多径传输路径优化方法

说明书

本发明提出了一种车载异构网络中基于前向时延的多径传输路径优化方法，首先，将所有传输路径两辆进行比较，计算得到不同路径之间的前向时延差；根据吞吐量预测和可用带宽对路径进行筛选；然后，输入所有传输路径，通过比较前向时延差得到前向时延最短的路径；将发送缓冲区的数据分区为数据包，每个数据包的大小等于路径的消息段大小；最后，在得到的前向时延小的路径上发送分区后序列号低的数据包。本发明在接收器处可以明显的降低数据包的乱序问题，可以提高系统的总吞吐量，提高网络利用率。

技术领域

本发明属于车联网技术领域，具体涉及一种车载异构网络中基于前向时延的多径传输路径优化方法。

背景技术

近年来，随着工业技术和互联网技术的不断发展，硬件设备成本大大降低和网络设备普及越来越广，越来越多的终端设备装有多个网络接口，同时，装备在车辆上的网络接口也越来越复杂多样。新一代的车载网络可以实现移动过程中车辆之间的通信，以及低速移动或者静止时车辆与路边基础设施之间的通信，能为车辆提供各种车辆安全消息传输、智能交通信息业务、多媒体数字业务等。多路径传输可以通过提高信道资源利用率从而来提高数据传输效率，因此，将多路径传输应用于车载异构网络中可以提高吞吐量。

使用多路径传输的主要挑战之一是接收方数据包乱序问题。使用多个路径传输时需要用到分组调度器，分组调度器决定选择的路径和发送的数据包。多径传输作为一种可靠的方法需要确保接收方收到的数据包的顺序与发送方相同。传统的多径传输中使用的Round-Robin算法不考虑子流之间带宽、时延等参数的差异性，依次向每个子流发送数据包。因为车载异构网络中不同路径的延迟、带宽等参数各不相同，接收方收到的数据包就会乱序，这就需要对数据包重新排序。这些无序分组就会被累积在有限的接收缓冲器中，并且有可能会导致缓冲区阻塞并会影响车辆之间的通信性能。所以，需要设计一种有效的路径调度优化方法来避免较少的重新排序工作，并且可以防止多径传输的性能降低。

发明内容

发明目的：本发明提出一种车载异构网络中基于前向时延的多径传输路径调度优化方法，不仅在接收器处可以明显的降低数据包的乱序问题，还可以提高系统的总吞吐量，提高网络利用率。

发明内容：本发明提出一种车载异构网络中基于前向时延的多径传输路径调度优化方法，包括以下步骤：

(1)将所有传输路径两辆进行比较，计算得到不同路径之间的前向时延差；

(2)根据吞吐量预测和可用带宽对路径进行筛选；

(3)输入所有传输路径，通过比较前向时延差得到前向时延最短的路径；

(4)将发送缓冲区的数据分区为数据包，每个数据包的大小等于路径的消息段大小；

(5)在步骤(3)得到的前向时延小的路径上发送步骤(4)分区后序列号低的数据包。

进一步地，所述步骤(1)的实现过程如下：

表示发送方在时间经路径1将分组1发送到接收方，表示发送方在时间将分组2经路径2发送到接收方，Δs表示两个数据包发送时间差，利用公式(1)可以算出两个数据包的发送时间差：

表示接收方在时间接收到路径1发送的数据包1，表示接收方在时间接收到路径2发送的数据包2，Δr表示两个数据包的接收时间差，通过公式(2)以计算得到两个数据包的接收时间差：

令ΔT＝clkS-clkT为发送和接收双方之间的时钟差，T₁表示数据包1的前向时延，通过公式(3)计算出数据包1的前向延迟，同理利用公式(4)计算出数据包2的前向延迟，最后通过公式(5)可以得到两条路径之间的前向时延差Δp：