[发明专利]一种基于用户业务感知的车辆垂直切换方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于用户业务感知的车辆垂直切换方法。该方法包括：获取待切换车辆采用接入网络的网络状态和车辆参数；根据网络状态确定接入网络的实际吞吐量；当实际吞吐量不小于待切换车辆所需数据速率，则将接入网络纳入备选网络集合中；获取切换网络的网络参数；根据网络参数确定QoS圆形区域的半径；根据半径，采用SmoothRWP移动模型，确定接入距离；获取待切换车辆选择切换网络进行切换的概率；根据概率以及接入距离确定切换网络的QoS圆形区域的实际半径；根据实际半径以及半径确定备选网络集合中的切换网络的网络利用率；根据网络利用率确定最优网络，并根据最优网络进行切换。本发明，具有适用场景广泛，可执行性高，执行结果准确的优点。

技术领域

本发明涉及车联网通信技术领域，特别是涉及一种基于用户业务感知的车辆垂直切换方法及系统。

背景技术

车联网作为智慧交通的重要手段，将汽车、电子、信息通信、道路交通运输等行业深度融合，实现了车与车、车与路、车与行人、车与云平台等全方位的网络连接。然而单一类型的网络无法满足车联网中低时延、高可靠的通信需求，逐渐趋于融合的异构网络成为下一代车联网的发展趋势。为了使车辆在异构网络环境中充分利用网络资源，并根据业务需求和移动特性切换至最佳的接入网络，研究车联网垂直切换技术成为关键。

当前车联网中的业务类型大致可分为两类：一类是驾驶安全类业务，主要包含自动驾驶、远程驾驶及交通预警等。另一类是信息服务类业务，大多需要较高的带宽和网络吞吐量，但往往是时延不敏感的，所涉及到的应用领域包含车载娱乐、视频直播、动态地图及天气情况预报等。在异构车联网中每一个车辆相当于一个通信节点，其车载单元(OBU，OnBoard Unit)上配备有多种接口可接入不同的通信网络(如：5G、LTE、Wi-Fi及WiMAX等)。不同接入网络的特征参数各不相同，具体体现在信号强度、负载、开销、安全性、能耗等方面。针对安全类业务，用户注重的是网络的实时性和安全性；而针对信息服务类业务，用户可能更注重的是开销、带宽等。车辆在移动过程中需要采取合适的垂直切换机制，通过感知当前业务需求在不同网络之间执行切换，以保证用户服务质量(QoS，Quality of Service)。

垂直切换包含三个过程：切换信息采集、切换决策及切换执行，其中切换决策过程是最为关键的。一次切换决策可能会受到多重因素的影响，如：可用带宽、网络负载、网络覆盖范围、用户偏好、开销及安全性等。传统的切换决策方案可大致分为四类：基于用户服务质量的切换方案、基于决策函数的切换方案、基于人工智能的切换方案以及基于环境感知的切换方案，这些方案已针对切换次数、丢包率等方面有了改善，但仍存在一些问题：

(1)移动性分析不足：车联网场景下，车辆速度变化快，网络拓扑变化复杂，现有的切换算法对于车辆轨迹和移动性分析不足，并不适用于高速移动终端。一些机制建模简单，不能真实地反应车辆在网络中的驻留过程。

(2)算法简单：大部分的切换算法是基于接收信号强度、可用带宽等网络侧参数进行决策的，判决因素单一，易产生乒乓效应、抖动等问题。在车联网场景下，用户业务类型众多，需求也不尽相同，大多算法对于用户侧的开销、负载及安全性等方面的决策考虑不够。

(3)适用场景单一：传统切换算法相对简单，所涉及网络覆盖场景单一，在车辆密度较高时，网络负载均衡问题无法有效解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于用户业务感知的车辆垂直切换方法及系统，解决传统垂直切换技术存在移动性分析不足、算法简单、适用场景单一等问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于用户业务感知的车辆垂直切换方法，包括：

获取待切换车辆采用接入网络的网络状态和车辆参数；所述网络状态包括：接入网络分配的最大数据速率、各接入车辆已分配数据速率以及信道带宽；所述车辆参数包括待切换车辆所需数据速率、待切换车辆的地理位置、待切换车辆的速度与方向角、开销、安全性以及能耗；