一种基于GPS位置分发确认信息的车载网络缓存清理方法

摘要

本发明公开了一种基于GPS位置分发确认信息的车载网络缓存清理方法，在V2V通信过程中，当携带确认信息ACK的车载节点与数据包承载节点相遇时，可将冗余数据包从数据包承载节点中清理掉。在V2I通信过程中，路边单元首先收集与其通信的车辆所携带的确认信息ACK；然后获取并分析数据包承载节点的GPS地理位置；再依据数据包在各个前行方向的车载节点上的分布情况；最后将确认信息ACK分发到各个前行方向的车载节点上。本发明提出的方法通过确认信息ACK的分发，提高了确认信息ACK传输到达数据包承载节点的效率，在保证快速清理冗余数据包的同时，极大地降低了确认信息ACK在车载节点上的传输开销，提升缓存利用率。

主权项

一种基于GPS位置分发确认信息的车载网络缓存清理方法，在V2V通信过程中，当携带确认信息ACK的车载节点与数据包承载节点相遇时，可将冗余数据包从数据包承载节点中清理掉；在V2I通信过程中，路边单元首先收集与其通信的车辆所携带的确认信息ACK；然后获取并分析数据包承载节点的GPS地理位置；再依据数据包在各个前行方向的车载节点上的分布情况；最后将确认信息ACK分发到各个前行方向的车载节点上；其特征在于：在V2V通信过程中的具体处理步骤为：步骤V2V－1：节点间身份摘要交换步骤V2V－11：第一节点A将PJ_A中A‑1数据包的身份A‑2数据包的身份……、A‑a数据包的身份生成第一节点A的第一身份摘要发送给第二节点B，执行步骤V2V－22；步骤V2V－12：第二节点B将PJ_B中B‑1数据包的身份B‑2数据包的身份……、B‑e数据包的身份生成第二节点B的第二身份摘要发送给第一节点A，执行步骤V2V－21；PJ_A表示第一节点A携带的数据包集；PJ_B表示第二节点B携带的数据包集；步骤V2V－2：节点间请求补缺数据步骤V2V－21：第一节点A接收到第二节点B的第二身份摘要ZYD_B后，进行数据包身份匹配；第一节点A的数据包身份匹配是指，找出存在于第二数据摘要ZYD_B中且不存在于第一数据摘要ZYD_A中的数据包的身份，生成第一请求信息${\mathrm{QQD}}_A=\{{\mathrm{QQPUID}}_{B\to A}^1,{\mathrm{QQPUID}}_{B\to A}^2,...,{\mathrm{QQPUID}}_{B\to A}^i\};$然后，第一节点A将第一请求信息QQD_A发送给第二节点B，执行步骤V2V－32；步骤V2V－22：第二节点B接收到第一节点A的第一身份摘要ZYD_A后，进行数据包身份匹配；第二节点B的数据包身份匹配是指，找出存在于第一数据摘要ZYD_A中且不存在于第二数据摘要ZYD_B中的数据包的身份，生成第二请求信息${\mathrm{QQD}}_B=\{{\mathrm{QQPUID}}_{A\to B}^1,{\mathrm{QQPUID}}_{A\to B}^2,...,{\mathrm{QQPUID}}_{A\to B}^j\};$然后，第二节点B将第二请求信息QQD_B发送给第一节点A，执行步骤V2V－31；表示需要由第二节点B发送给第一节点A的第一个数据包的身份；表示需要由第二节点B发送给第一节点A的第二个数据包的身份；表示需要由第二节点B发送给第一节点A的第i个数据包的身份；表示需要由第一节点A发送给第二节点B的第一个数据包的身份；表示需要由第一节点A发送给第二节点B的第二个数据包的身份；表示需要由第一节点A发送给第二节点B的第j个数据包的身份；步骤V2V－3：节点间传输数据包步骤V2V－31：第一节点A接收到第二节点B的第二请求信息QQD_B后，第一节点A将第二节点B的标识号B，分别加入到在PJ_A中所对应的数据包承载节点集中；然后，第一节点A生成第一数据传输包第一节点A将CSD_A→B发送给第二节点B，执行步骤V2V－45；步骤V2V－32：第二节点B接收到第一节点A的第一请求信息QQD_A后，第二节点B将第一节点A的标识号A，分别加入到在PJ_B中所对应的数据包承载节点集中；然后，第二节点B生成第二数据传输包第二节点B将CSD_B→A发送给第一节点A，执行步骤V2V－41；步骤V2V－4：节点间发送确认信息步骤V2V－41：第一节点A接收到第二节点B发送的第二数据传输包CSD_B→A后，判断CSD_B→A中任意数据包的目的节点是否是第一节点A；若是，则执行步骤V2V－42；否则，执行步骤V2V－43；步骤V2V－42：第一节点A生成新的确认信息${\mathrm{ACK}}_A^{c+1}=({\mathrm{QQPUID}}_{B\to A}^i,{\mathrm{QQP}}_{B\to A}^i\left(PCA\right),N),$并将加入ACKJ_A中，并执行步骤V2V－43；其中，N指的是任意一个数据包的确认信息的个数；步骤V2V－43：若CSD_B→A中存在有数据包尚未执行完成步骤V2V－41，则返回执行步骤V2V－41，遍历CSD_B→A有所有数据包；否则，执行步骤V2V－44；步骤V2V－44：第一节点A提取ACKJ_A中的确认信息对应的数据包的身份，生成第一确认身份QRD_A，发送给第二节点B，执行步骤V2V－52；步骤V2V－45：第二节点B接收到第一节点A发送的第一数据传输包CSD_A→B后，判断CSD_A→B中任意数据包的目的节点是否是第二节点B；若是，则执行步骤V2V－46；否则，执行步骤V2V－47；步骤V2V－46：第二节点B生成新的确认信息${\mathrm{ACK}}_B^{g+1}=\{{\mathrm{QQPUID}}_{A\to B}^i,{\mathrm{QQP}}_{A\to B}^i\left(PCA\right),N\},$并将加入ACKJ_B中，并执行步骤V2V－47；其中，N指的是任意一个数据包的确认信息的个数；步骤V2V－47：若CSD_A→B中存在有数据包尚未执行完成步骤V2V－45，则返回执行步骤V2V－45，遍历CSD_A→B有所有数据包；否则，执行步骤V2V－48；步骤V2V－48：第二节点B提取ACKJ_B中的确认信息对应的数据包的身份，生成第二确认身份QRD_B，发送给第一节点A，执行步骤V2V－51；表示第二节点B发给第一节点A的数据包承载节点集；表示第一节点A发给第二节点B的数据包承载节点集；ACKJ_A表示第一节点A携带的确认信息集；ACKJ_B表示第二节点B携带的确认信息集；步骤V2V－5：节点间清理数据包步骤V2V－51：第一节点A接收到第二节点B的第二确认身份QRD_B后，第一节点A依据QRD_B中所记录的数据包身份来删除PJ_A中对应的数据包；步骤V2V－52：第二节点B接收到第一节点A的第一确认身份QRD_A后，第二节点B依据QRD_A中所记录的数据包身份来删除PJ_B中对应的数据包；在V2I通信过程中的具体处理步骤为：步骤V2I－1：路边单元收集确认信息步骤V2I－101：第三路边单元R向通信节点集RCNJ_R中的所有节点广播确认信息收集消息SJD_R，执行步骤V2I－102；步骤V2I－102：第三路边单元R的任意一个通信节点收到确认信息收集消息SJD_R后，将它所携带的确认信息集发送给第三路边单元R，执行步骤V2I－103；步骤V2I－103：若通信节点集RCNJ_R中尚有通信节点未执行完成步骤V2I－102，则返回执行步骤V2I－102，遍历通信节点集RCNJ_R中所有通信节点；否则，执行步骤V2I－201；步骤V2I－2：路边单元汇总确认信息步骤V2I－201：第三路边单元R对收到的任意一个确认信息集执行步骤V2I－202；步骤V2I－202：对于任意一个确认信息集中的任意一个确认信息ACK_x，若RACKJ_R含有对应的数据包身份为ACKUID_x的确认信息则更新的确认信息承载节点集为${\mathrm{ACK}}_R^y\left({\mathrm{ACKCA}}_{NEW}\right)={\mathrm{ACK}}_R^y\left(ACKCA\right)\cup {\mathrm{ACKCA}}_x,$更新的确认信息个数为否则，将ACK_x加入RACKJ_R中，执行步骤V2I－203；表示节点R携带的确认信息y被A‑Ack确认；ACKCA_x表示A‑Ack‑x确认信息的承载节点集；表示节点R携带的第y个确认信息被确认；步骤V2I－203：若任意一个确认信息集中尚有确认信息未执行完成步骤V2I－202，则返回执行步骤V2I－202，遍历确认信息集中所有确认信息；否则，执行步骤V2I－204；步骤V2I－204：若第三路边单元R从通信节点集RCNJ_R收到的确认信息集中尚有未执行完成步骤V2I－201，则返回执行步骤V2I－201，遍历通信节点集RCNJ_R中所有通信节点；否则，执行步骤V2I－301；步骤V2I－3：路边单元分发确认信息步骤V2I－301：对于通信节点集RCNJ_R中的任意一个通信节点第三路边单元R将的前行方向与道路方向集RFDJ_R进行方向匹配，找到与相同的道路方向将加入的道路方向节点集中，执行步骤V2I－302；步骤V2I－302：若通信节点集RCNJ_R中尚有通信节点未执行完成步骤V2I－301，则返回执行步骤V2I－301，遍历通信节点集RCNJ_R中所有通信节点；否则，执行步骤V2I－303；步骤V2I－303：对于存储的确认信息集RACKJ_R中的任意一个确认信息第三路边单元R获取的确认信息承载节点集中所有确认信息承载节点的GPS位置信息，生成GPS位置集${\mathrm{GPSJ}}_{{\mathrm{ACKCA}}_R^w}=\{{\mathrm{GPS}}_{{\mathrm{KCAN}}_R^{w,1}},{\mathrm{GPS}}_{{\mathrm{KCAN}}_R^{w,2}},...,{\mathrm{GPS}}_{{\mathrm{KCAN}}_R^{w,s}}\};$构造确认信息承载节点方向个数集${\mathrm{RFDCP}}_R^w=\{{\mathrm{FDCP}}_R^{w,1},{\mathrm{FDCP}}_R^{w,2},...,{\mathrm{FDCP}}_R^{w,o}\},$其中，……、的初始值均为0；执行步骤V2I－304；表示的确认信息承载节点在第一道路方向上的节点个数；表示的确认信息承载节点在第二道路方向上的节点个数；表示的确认信息承载节点在第o道路方向上的节点个数，也称为的确认信息承载节点在任意一个道路方向上的节点个数；步骤V2I－304：对于任意一个确认信息的任意一个确认信息承载节点根据的GPS位置和路边单元的位置信息RGPS_R，构造从第三路边单元R到的方向矢量计算得到道路方向集RFDJ_R中与夹角最小的道路方向然后更新${\mathrm{RFDCP}}_R^w{\left({\mathrm{RFD}}_R^{{\mathrm{FSL}}_{R\to {\mathrm{KCAN}}_R^{w,s}}}\right)}_{new}={\mathrm{RFDCP}}_R^w{\left({\mathrm{RFD}}_R^{{\mathrm{FSL}}_{R\to {\mathrm{KCAN}}_R^{w,s}}}\right)}_{old}+1;$执行步骤V2I－305；在东南西北四个道路方向上，路边单元R与确认信息承载节点的方向矢量记为方向矢量与东南西北四个道路方向的夹角分别记为α_E、α_W、α_S、α_N；通过比较α_E、α_W、α_S和α_N的角度大小，选取最小的夹角所对应的道路方向作为最优传输方向；步骤V2I－305：若任意一个确认信息中尚有确认信息承载节点未执行完成步骤V2I－304，则返回执行步骤V2I－304，遍历任意一个确认信息中所有确认信息承载节点；否则，执行步骤V2I－306；步V2I－306：构造的道路分配数集${\mathrm{FDACKCPJ}}_R^w=\{{\mathrm{FDACKCP}}_R^{w,1},{\mathrm{FDACKCP}}_R^{w,2},...,{\mathrm{FDACKCP}}_R^{w,o}\},{\mathrm{FDACKCP}}_R^{w,1}$表示在第一道路方向上分发的个数，表示在第二道路方向上分发的个数，表示在第o道路方向上分发的个数，也称为在任意一个道路方向上分发的个数；其中，${\mathrm{FDACKCP}}_R^{w,1}={\mathrm{ACK}}_R^w\left({\mathrm{CP}}_R^w\right)\times \frac{{\mathrm{FDCP}}_R^{w,1}}{s},{\mathrm{FDACKCP}}_R^{w,2}={\mathrm{ACK}}_R^w\left({\mathrm{CP}}_R^w\right)\times \frac{{\mathrm{FDCP}}_R^{w,2}}{s},$${\mathrm{FDACKCP}}_R^{w,o}={\mathrm{ACK}}_R^w\left({\mathrm{CP}}_R^w\right)\times \frac{{\mathrm{FDCP}}_R^{w,o}}{s},$其中s表示的确认信息承载节点的个数；执行步骤V2I－307；步骤V2I－307：判断任意一个确认信息在任意一个道路方向上分发的个数是否为零，若则在任意道路方向上不分发，并执行步骤V2I－310；若则执行步骤V2I－308；步骤V2I－308：若为空，即在任意道路方向上没有通信节点，则执行步骤V2I－310；若不为空，即在任意道路方向上存在有通信节点，则执行步骤V2I－309；步骤V2I－309：第三路边单元R向中的每个通信节点发送确认信息发送个数的计算公式为其中q表示在任意道路方向上通信节点的个数；执行步骤V2I－310；步骤V2I－310：若任意一个确认信息对于某个道路方向尚未执行完成步骤V2I－307，则返回执行步骤V2I－307，遍历道路方向集RFDJ_R中所有道路方向；否则，执行步骤V2I－311；步骤V2I－311：若第三确认信息集RACKJ_R中存在有确认信息尚未执行完成步骤V2I－303，则返回执行步骤V2I－303，遍历第三确认信息集RACKJ_R中所有确认信息；否则，结束路边单元与车载节点之间的通信。