[发明专利]一种基于数据优先级、链路状态和交通流密度的多链路选择方法

摘要

一种基于数据优先级、链路状态和交通流密度的多链路选择方法，其属于车联网中网络功能虚拟化和异构网络融合技术领域。基于数据优先级、链路状态以及交通流密度的链路选择算法，克服了目前车联网所使用链路选择算法链路利用率过低的缺点，同时也解决了现有关于车联网异构网络融合研究中忽视了WSM传输需求、导致WSM延时过高的问题。利用本发明方法可以使车载通信节点融合多种不同类型的网络接口，实现异构网络融合，同时在保证WSM类型数据传输需求的前提下，降低各种类型数据的延时，并提高链路资源的利用率，保障各种类型服务的QoE。

主权项

1.一种基于数据优先级、链路状态和交通流密度的多链路选择方法，其特征在于：(1)获取数据类型：当从上层有数据报文到达数据链路层时，提取该数据报文的优先级，如果优先级为最高，即该数据报文的类型为WSM，则直接把数据报文分发到IEEE802.11p链路上进行传输；(2)计算并比较各链路的数据优先级匹配度：当数据链路层从上层收到的是非WSM类型的数据报文时，此时需要获取各链路的往返延时和负载情况，同时也要获取当前车辆所处环境的交通流密度，利用数据优先级计算优先级系数，用往返延时和负载情况分别计算各链路的延时占比因子和负载占比因子，最后用以上三个参数计算数据报文与链路的匹配程度，如果计算的是数据报文与IEEE802.11p链路的匹配度，还要加上交通流密度作为参数，最后将该数据报文分配到最匹配的链路进行传输：延时占比因子用于表示链路某时刻的延时在判断链路的数据优先级匹配度时所占的权重，用REi(t)表示；其表达式如下其中，Ri(t)表示链路i在t时刻的往返延时，Rimax表示链路i的最大延迟响应容忍时间常数；REi(t)的取值范围为(0,1]；负载占比因子表示链路某时刻的负载在判断链路的数据优先级匹配度时所占的权重，用LEi(t)表示；表达式如下Li(t)表示链路i在t时刻的负载值，Limax表示链路i的最大负载值；LEi(t)的取值范围为[0,1]；数据报文优先级β用以表示当前数据报文的紧急程度，其表达式如下其中，ACI∈{0,1,2,3}，表示数据帧的发送优先级；ACNum为ACI的种类，ACNum＝4；数据报文优先级β∈(0,1)；某车辆在t时刻与其他车辆的通信量估计值，由以下公式获得x(t)＝fPRρ  (4)其中，f为IEEE 802.11p协议广播车辆状态消息的频率；P为当前网络中每辆通信车辆所运行安全类应用的平均数量；R为车辆的通信距离，ρ是当前车辆移动环境的交通流密度；链路的数据优先级匹配度表示某时刻链路对当前数据报文的合适程度。当时，取其中，si(t)表示链路i在t时刻关于数据报文p的链路的数据优先级匹配度值；βp是非安全数据报文p的优先级，REi(t)是链路i在t时刻的延时占比因子，LEi(t)是链路i在t时刻的延时占比因子和负载占比因子，x(t)是该车辆当前的通信量估计值；根据(5)式，计算出所有链路的数据优先级匹配度值，并选取数据优先级匹配度值最小的链路，将数据报文p分发到相应的链路进行传输；如果数据报文p分发到非IEEE802.11p链路，则分发完成，算法结束，重新执行步骤1；如果数据报文p分发到IEEE 802.11p链路，则还需要经过步骤3。(3)计算IEEE802.11p链路的非安全数据报文最大分发频率：经过以上两个步骤，若数据报文p被分发到IEEE 802.11p链路，此时需要计算IEEE 802.11p链路的非WSM最大分发频率fumax；在一个WSM周期内IEEE 802.11p链路所能发送的非WSM数量c为c＝kT  (6)其中，k是WSM的发送周期，T是IEEE 802.11p链路的最大吞吐量；以MAC层发送缓冲区的剩余空间是否比c大为判断条件，得IEEE 802.11p链路的非WSM最大分发频率fumax其中，Lmax是IEEE802.11p链路的发送缓冲区大小，Li(t)是IEEE802.11p链路当前已经使用的发送缓冲区大小；然后，利用最新被分发到IEEE 802.11p链路的两个非WSM数据报文，计算此时IEEE 802.11p链路的瞬时分发频率fu其中，t1和t2是两个非WSM报文分别分发到IEEE 802.11p链路的时刻；使用fu与fumax进行比较，若fu≤fumax，分发成功，算法结束，重新执行步骤1；若fu＞fumax，分发失败，该报文进入LLC层的待分发队列重新等待分发，算法结束，重新执行步骤1。