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专利号: 202010768879X
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种异构边缘车联网内多层缓存方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:路边单元分别获取车辆信息、路边单元信息、基站信息、云端信息、文件信息;

S2:根据获取的车辆信息划分车辆簇;

S3:根据路边单元获取的信息分别计算延迟、能耗、缓存大小;

S4:以车辆簇内所有车辆获取文件的总延迟最小为目标函数,通过约束函数,计算获取数据总延迟;

S5:选择总延迟最小的缓存文件策略进行文件的缓存。

2.根据权利要求1所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法,其特征在于,所述车辆信息包括车辆m的位置经纬度信息LATm、LONm,车辆n的位置经纬度信息LATn、LONm,车间通信距离Dc,用户访问本地车载单元OBU文件的延迟dself,用户访问一跳车辆车载单元OBU文件的延迟dOBU,用户获取本地OBU文件的传输速度为 用户获取簇内其他车辆OBU文件的传输速度为 OBU读取文件的速度为 OBU写入文件的速度为 OBU传输文件功耗为OBU缓存文件功耗为 OBU读取文件能耗为 OBU写入文件能耗为 用户对文件的请求次数

3.根据权利要求2所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法,其特征在于,所述路边单元信息包括用户访问路边单元RSU文件的延迟为dRSU,用户获取RSU文件的传输速度为RSU读取文件速度为 RSU传输文件功耗为 RSU缓存文件功耗为 RSU读取文件能耗为

4.根据权利要求3所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法,其特征在于,所述基站信息包括用户访问基站BS文件延迟为dBS,获取BS文件的传输速度为 读取BS文件的速度为 BS传输文件功耗为 BS缓存文件功耗为 BS读取文件能耗为云端信息包括用户访问云端文件延迟为dCloud,获取云端文件的传输速度为LCloud,云端读取文件速度为 云端传输文件功耗为 云端读取文件能耗为文件信息包括文件f、文件流行度pf,文件大小sf。

5.根据权利要求4所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法,其特征在于,根据获取的车辆信息划分车辆簇,具体过程为:路边单元根据车辆信息中车辆m,车辆n的位置经纬度信息LONm、LATm、LONn、LATn,车间通信距离Dc,计算车辆m和车辆n之间的距离Dm,n:Dm,n=R*arcos[cos(LATm)*cos(LATn)*cos(LONm-LONn)+sin(LATm)*sin(LATn)]其中,R表示地球半径,利用上式依次计算出车辆m与其他车辆的车间距离,并统计车间距离小于Dc的数量NUMm并记录包含的其他车辆的对应车号,选择最大的NUMm,将最大的NUMm中涉及的所有车辆集合标记为车辆簇M,车辆m标记为簇头车CHC,车辆簇M中其他车辆标记为簇内车CMC,路边单元将车辆簇信息与缓存决策一起返回给对应的车辆。

6.根据权利要求5所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法,其特征在于,根据路边单元获取的信息分别计算延迟、能耗、缓存大小,具体过程为:S301:RSU根据步骤S1和S2中获取的车辆信息与车辆簇,计算簇头车CHC获取文件总延迟D0,包括从本地OBU获取文件延迟 从簇内OBU获取文件延迟 从RSU获取文件延迟 从BS获取文件延迟 从云端获取文件延迟计算从本地OBU获取文件延迟 包括本地文件访问、读取、传输延迟:其中,F代表文件集合, 为二值变量, 为簇头车缓存文件决策变量,代表簇头车的车载单元OBU中缓存文件f, 代表簇头车的车载单元OBU中不缓存文件f;

计算从簇内获取文件延迟 包括簇内OBU文件访问、读取、传输、写入延迟:其中,M代表车辆集合, 为二值变量, 为簇头车缓存文件决策变量,代表簇内车m的车载单元OBU中缓存文件f, 代表簇内车m的车载单元OBU中不缓存文件f;

计算从RSU获取文件延迟 包括RSU文件访问、读取、传输、写入延迟:其中, 为二值变量, 为RSU缓存文件决策变量, 代表RSU中缓存文件f, 代表RSU中不缓存文件f;

计算从BS获取文件延迟 包括BS文件访问、读取、传输、写入延迟:其中, 为二值变量, 为BS缓存文件决策变量, 代表RSU中缓存文件f, 代表RSU中不缓存文件f;

计算从云端获取文件延迟 包括云端文件访问、读取、传输、写入延迟:计算簇头车CHC获取文件总延迟D0:

S302:RSU根据步骤S1和S2中获取的车辆信息与车辆簇,计算所有簇内车CMCm获取文件m总延迟 其中,每辆簇内车获取文件总延迟D包括从本地OBU获取文件延迟 从簇头车OBU获取文件延迟 从直接通信范围内的簇内车OBU获取文件延迟 从直接通信范围外的簇内车OBU获取文件延迟 从RSU获取文件延迟 从BS获取文件延迟 从云端获取文件延迟计算从本地OBU获取文件延迟 包括本地文件访问、读取、传输延迟:计算从簇头车OBU获取文件延迟 包括簇头车OBU文件访问、读取、传输、写入延迟:计算从直接通信范围内的簇内车OBU获取文件延迟 包括直接通信范围内的簇内OBU文件访问、读取、传输、写入延迟:其中,M1∈M代表车辆集合;

其中, 为二值变量, 为簇内车m与簇内车m1直接通信变量,由车辆簇信息中两车距离Dm,n与车间通信距离Dc比较得出, 代表簇内车m与簇内车m1之间可以直接通信, 代表簇内车m与簇内车m1之间不可以直接通信,需要簇头车作为中继,特别的,当m1=m时,计算从直接通信范围外的簇内车OBU获取文件延迟 包括直接通信范围外的簇内OBU文件访问、读取、传输、写入延迟:计算从RSU获取文件延迟 包括RSU文件访问、读取、传输、写入延迟:计算从BS获取文件延迟 包括BS文件访问、读取、传输、写入延迟:计算从云端获取文件延迟 包括云端文件访问、读取、传输、写入延迟:计算所有簇内车CMCm获取文件总延迟

S303:结合S301和S302计算的D0、 计算出车辆簇内所有车辆获取文件的总延迟D:S304:RSU根据步骤S1和S2中获取的信息,计算簇头车CHC的能耗E0,包括本地能耗响应文件请求能耗 中继传输能耗 向簇内车OBU请求文件能耗 向RSU请求文件能耗 向BS请求文件能耗 向云端请求文件能耗计算本地能耗 包括本地文件缓存:

计算响应文件请求能耗 包括响应自身和其他簇内车辆的文件请求产生的读取、传输能耗:计算中继传输能耗

计算向簇内车OBU请求文件能耗 包括向簇内车OBU请求文件产生的传输、写入能耗:计算向RSU请求文件能耗 包括向RSU请求文件产生的传输、写入能耗:计算向BS请求文件能耗 包括向BS请求文件产生的传输、写入能耗:计算向云端请求文件能耗 包括向云端请求文件产生的传输、写入能耗:计算簇头车CHC的能耗E0:

S305:RSU根据步骤S1和S2中获取的信息,计算所有簇内车CMCm的总能耗 和各自的获取文件总能耗Em,其中,每辆簇内车获取文件总能耗Em包括本地能耗 响应文件请求能耗 向簇内车OBU请求文件能耗 向RSU请求文件能耗 向BS请求文件能耗向云端请求文件能耗计算本地能耗 包括本地文件缓存:

计算响应文件请求能耗 包括响应自身和其他簇内车辆的文件请求产生的读取、传输能耗:计算向簇内车OBU请求文件能耗 包括向簇内车OBU请求文件产生的传输、写入能耗:计算向RSU请求文件能耗 包括向RSU请求文件产生的传输、写入能耗:计算向BS请求文件能耗 包括向BS请求文件产生的传输、写入能耗:计算向云端请求文件能耗 包括向云端请求文件产生的传输、写入能耗:计算所有簇内车的总能耗

S306:RSU根据步骤S1和S2中获取的信息,计算RSU的总能耗ERSU,包括本地能耗 响应文件请求能耗计算本地能耗 包括本地文件缓存能耗:

计算响应文件请求能耗 包括响应车辆簇中所有车辆的文件请求产生的读取、传输能耗:计算RSU的总能耗ERSU:

S307:RSU根据步骤S1和S2中获取的信息,计算BS的总能耗EBS,包括本地能耗 响应文件请求能耗计算本地能耗 包括本地文件缓存能耗:

计算响应文件请求能耗 包括响应车辆簇中所有车辆的文件请求产生的读取、传输能耗:计算BS的总能耗EBS:

S308:RSU根据步骤S1和S2中获取的信息,计算云端的总能耗ECloud,只考虑响应文件请求能耗,包括响应车辆簇中所有车辆的文件请求产生的读取、传输能耗:S309:RSU结合步骤S3中S303-S308所计算的E0、 ERSU、EBS、ECloud,计算整个系统的总能耗E:S3010:RSU根据步骤S1和S2中获取的信息,计算车辆簇内每辆车缓存文件的大小Cm:S3011:RSU根据步骤S1和S2中获取的信息,计算RSU缓存文件的大小CRSU:BS

3012:RSU根据步骤S1和S2中获取的信息,计算BS缓存文件的大小C :

7.根据权利要求6所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法,其特征在于,根据目标函数、约束函数,计算获取数据总延迟具体过程为:根据目标函数和约束函数,求解目标函数,得到文件缓存决策变量以延迟时间从低到高,选择满足能耗和存储容量约束的最低延迟缓存决策进行文件缓存。

8.根据权利要求7所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法,其特征在于,所述目标函数为:minD.。

9.根据权利要求8所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法,其特征在于,所述约束函数包括:S401:系统总能耗E小于系统总能耗上限EMAX:E<EMAX

S402:车辆簇中每辆车的能耗Em小于每辆车的能耗上限S403:RSU能耗ERSU小于RSU能耗上限S404:BS能耗EBS小于BS能耗上限

S405:云端能耗ECloud小于能耗上限

S406:车辆簇中每辆车缓存文件的总大小Cm小于每辆车的缓存容量上限S407:RSU缓存文件的总大小CRSU小于RSU的缓存容量上限S408:BS缓存文件的总大小CBS小于BS的缓存容量上限

10.根据权利要求9所述的一种异构边缘车联网内多层缓存方法,其特征在于,所述选择总延迟最小的缓存文件策略进行文件缓存具体为:RSU把步骤S4中得到的各边缘设备缓存文件策略,发送回给相应的设备,设备根据缓存文件策略缓存相应的文件。