[发明专利]一种车联网中集成感知、通信与缓存的内容分发方法

说明书

本发明提出了一种车联网中集成感知、通信与缓存的内容分发方法，属于车联网技术领域，实现步骤为：1)构建异构车联网系统；2)云服务器计算每两个待分发内容之间的相似度；3)边缘节点感知为车辆推荐的内容；4)边缘节点转发小组信息；5)边缘节点计算每个待分发内容的总期望收益；6)边缘节点获取车载内容分发结果。本发明通过集成边缘节点感知车辆请求为车辆推荐内容、边缘节点间建立通信转发车辆信息、边缘节点结合内容效益预缓存内容等步骤为车辆进行内容分发，旨在充分利用边缘节点的缓存资源，在优化边缘节点的缓存效益的同时，降低为车辆进行内容分发的平均时延，可用于智能交通系统中车联网内容分发服务。

技术领域

本发明属于车联网技术领域，涉及一种车联网内容分发方法，具体涉及一种集成感知、通信与缓存的车联网内容分发方法，可用于智能交通系统。

背景技术

车联网是实现未来智能交通的关键技术，其通过构建车与车(Vehicle-to-Vehicle，V2V)、车与道路基础设施(Vehicle-to-Infrastructure，V2I)、车与云(Vehicle-to-Cloud，V2C)等互联网络进行实时数据交互，实现信息交换和决策制定来控制智能交通系统，助力智能交通系统从理论到实际应用的发展。现有的车联网应用主要分为安全信息类和非安全服务类应用，一方面为车辆用户的出行提供安全预警、交通监控等安全保障，另一方面为车辆用户带来影音视频、在线游戏等丰富的娱乐应用服务。

车联网内容分发通过V2I与V2V通信技术、智能驾驶技术和车联网络缓存技术等实现数据互通与共享，是支持智能网联车辆各种非安全服务类车载应用的重要手段之一。车联网内容分发是一种依赖于节点之间的相互配合为车联网中某一节点或多个节点分发内容信息的数据传输过程，主要包括边缘节点的内容预缓存、内容转发阶段，这两个阶段关注于充分利用边缘节点有限的缓存资源对待分发内容进行预缓存，以降低车辆从远程云请求和下载内容的时延和成本。高效的内容分发方案在满足智能网联车辆用户对内容的个性化需求的同时，也能够设计优化边缘节点缓存资源利用率的内容缓存方法来降低内容分发时延。现有车联网中的内容分发机制根据通信方式主要分为两类，一类是基于V2I通信的内容分发机制，关注于多路设协作、车辆接入路侧单元方法、内容预取等问题；另一类是基于V2V通信的内容分发机制，即车辆节点从邻居节点获取内容下载，研究问题集中在非协作车辆对网络性能的影响、协作车辆的激励等问题。

基于V2I通信的内容分发机制克服了车辆需要从内容服务中心请求内容时延较长的缺陷，例如，申请公布号为CN113012013A，名称为“一种在车联网中基于深度强化学习的协同边缘缓存方法”的专利申请，公开了一种在车联网中用于内容分发的基于深度强化学习的协同边缘缓存方法，该方法首先根据移动车辆、边缘设备RSU和基站的结构建立系统缓存模型；构建系统吞吐量计算模型；基于深度强化学习的问题求解算法：利用真实的仿真环境，从而保证仿真结果的性能能够对真实场景中的性能进行估计和近似。该方法根据历史内容请求记录预测内容流行度，提出一种RSU间的协同内容缓存策略，以最大限度地提高车辆从RSU获得的数据吞吐量，使边缘设备的缓存资源得以充分利用，能够降低内容分发的时延。

该方法考虑了边缘节点间协作进行内容预缓存，但未考虑车辆间进行协作下载内容，当多个车辆同时接入边缘节点请求内容时，影响到边缘节点为所有车辆分发内容的平均时延的进一步缩短；同时该方法考虑了内容的流行度，但未考虑内容之间的关联性和车辆用户对内容的个人偏好，容易导致车辆用户对分发内容的满意度降低；另外该方法中进行内容分发的边缘节点为通信覆盖范围有限的RSU和基站，当车辆处于高速移动场景下与RSU和基站的网络接入时断时续，容易导致车辆下载内容的服务中断。

发明内容

本发明的目的在于针对车联网中现有内容分发方法的不足，提出一种车联网中集成感知、通信与缓存的内容分发方法，旨在充分利用边缘节点的缓存资源，在优化边缘节点的缓存效益的同时，降低为车辆进行内容分发的平均时延，提高车联网络服务性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：