[发明专利]一种基于分组类型识别的任务卸载公平性传输方法

说明书

本发明提供了一种基于分组类型识别的任务卸载公平性传输方法，属于车联网技术领域。解决了车联网UDP业务挤占带宽资源，导致TCP任务卸载无法完成的问题。其技术方案为：包括分组类型识别、分组进入队列的位置安排、以字节为统计单位的队列分组丢弃和MAC层竞争窗口值动态设置四个步骤。本发明的有益效果为：本发明既可以保障TCP任务卸载的上行业务，又可以维持UDP下行业务，此外，由于不涉及通信发送端和目的端的协议修改与配置，仅需在基站RSU处配置算法及参数，本发明对车辆及边缘服务器都属于透明传输，便于推广与实现。

技术领域

本发明涉及车联网技术领域，尤其涉及一种基于分组类型识别的任务卸载公平性传输方法。

背景技术

车联网通常由车辆单元OBU(On board Unit)及路边单元RSU(Roadside unit)构成。车间通信可以不依赖RSU，使用自组织联网方式实现数据传输，但当车辆与Internet互访时，可通过RSU实现数据交换。随着车联网的普及，用户和车辆会产生大量数据和计算需求。在车联网中，车辆OBU具有一定的计算和存储能力。然而车辆仅依靠自身有限的计算及存储资源难以支持计算密集型的服务。云计算虽然能够解决车辆计算资源不足的问题，但是其远距离部署会导致不可预测的时延，另外也会增加带宽开销。

针对车辆资源不足与云服务器通信延时等问题，车载边缘计算(Vehicular EdgeComputing,VEC)技术在无线网络边缘部署服务器，就近为车辆用户提供计算与存储功能，降低数据传输延迟并减轻云服务器的负担。任务车辆利用车-车通信(vehicle-to-vehicle, V2V)或车-设施(vehicle-to-infrastructure,V2I)通信传输数据。RSU侧部署的边缘服务器具有比较丰富的计算和缓存资源，负责车辆数据的收集、分发和处理，也可以把数据上传给云服务器。因此，VEC可以实现应用、服务和内容的本地化、近距离、分布式部署。作为实现VEC的关键技术，任务卸载是指作为源节点的OBU传输任务或部分任务至RSU目的节点，再经过边缘服务器计算，将结果返回车辆。VEC任务卸载示意图如图8所示。

迄今为止，任务卸载研究取得了一系列进展，但有关研究也存在一些问题。任务卸载本质上属于车到基站(V2I)的上行数据通信。而真实车联网环境中，其他车辆也可能请求边缘服务器或外网的数据资源，网络中也存在基站到车(I2V)的下行流量。如图8所示拓扑中，车辆节点V1至V6卸载任务至边缘服务器，发送的TCP流量经过基站RSU到达服务器，服务器则返回传输层的TCP-ACK确认分组，再经过RSU发送至车辆TCP源节点。而服务器主动发送的UDP业务流分组也经过RSU发送至目的车辆V7。

因此，目前的任务卸载研究主要关注上行数据传输机制与性能，没有考虑下行业务流的存在及其对任务卸载的影响，这导致任务卸载研究过于理想化，限制了任务卸载在真实车联网中的实现和推广。

互联网的核心是IP协议，它依靠IP报文传送数据。但IP报文采用“尽力而为”的传输机制，不考虑IP报文的丢失问题，也不考虑流量控制。因此，当用户要实现任务卸载的可靠传输，需要在传输层上使用TCP协议。TCP通过传输层确认(Acknowledge，ACK)机制，保证数据通信的完整性和可靠性，同时实现速率控制，防止网络拥塞。TCP协议规定，源端发送TCP数据分组后，在规定时间内收不到目的端发送的传输层ACK分组，则认为TCP数据分组未能到达目的端，源端会重传上述TCP数据分组，并判定TCP数据分组丢失的原因是网络拥塞，源端降低自身的发送速率，以缓解网络拥塞。由此可见，TCP业务通过提高传输时延，以降低部分传输效率为代价，换取传输的可靠性。因此，TCP业务的特点是可靠性高，但传输数据量受网络状态影响。

UDP机制没有分组丢失重传与流量控制机制，因此UDP业务主要用于高速传输和实时性较高的场合，例如即时通信和视频通信。上述应用可以容忍一定程度的分组丢失，但对实时性要求较高，如果采用确认和重传机制，会导致较大的时延，这是即时通信和视频通信无法接受的。因此，UDP业务的特点是传输效率高，但可靠性较差。