周永箏，邱恭安，邱永芳

(南通大學(xué) 電子信息學(xué)院，江蘇 南通226019)

車聯(lián)網(wǎng)中交通安全消息動態(tài)優(yōu)先調(diào)度機(jī)制*

周永箏，邱恭安*，邱永芳

(南通大學(xué) 電子信息學(xué)院，江蘇 南通226019)

車聯(lián)網(wǎng)中兩類交通安全消息共享有限控制信道帶寬，在消息突發(fā)狀態(tài)下無法保證事件觸發(fā)消息的傳播性能，導(dǎo)致預(yù)警失效?；诓町惢南鞑バ阅苄枨筇岢隽艘环N動態(tài)優(yōu)先級區(qū)分的調(diào)度機(jī)制，按事件優(yōu)先級分別進(jìn)行隊列管理，賦予事件觸發(fā)消息優(yōu)先權(quán)，通過設(shè)置優(yōu)先級調(diào)度閾值實現(xiàn)對事件觸發(fā)消息的動態(tài)調(diào)度。當(dāng)優(yōu)先隊列長度高于閾值時，其搶占調(diào)度時隙。當(dāng)隊列長度低于閾值一半，退出搶占過程，恢復(fù)非搶占優(yōu)先調(diào)度方法。仿真顯示，所提調(diào)度機(jī)制能夠減小事件觸發(fā)消息的端到端時延約1.3 ms，提高周期性消息的公平性約0.22。

車聯(lián)網(wǎng)；交通安全消息；周期性消息；事件觸發(fā)消息；區(qū)分調(diào)度；動態(tài)優(yōu)先

1 引 言

隨著智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，基于車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用日益豐富。車聯(lián)網(wǎng)通過交通安全應(yīng)用實現(xiàn)車與車、車與路邊設(shè)施之間的高效通信，為提高交通安全和交通管理效率提供了可能。車節(jié)點通過與周圍車節(jié)點交換自身狀態(tài)消息和路況消息，實現(xiàn)交通事故預(yù)警[1]，但在高密度交通流狀態(tài)下，需要傳播的消息量極大，而信道帶寬有限，易因接入沖突導(dǎo)致傳輸失敗，使交通安全消息傳播不夠及時，影響交通預(yù)警效果[2]。采用基于交通安全消息業(yè)務(wù)區(qū)分的動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度機(jī)制能提高緊急交通安全消息傳輸性能，實現(xiàn)交通及時預(yù)警。

交通安全消息按預(yù)警方式不同可分為周期性安全消息(Periodic Safety Messages,PSM)和事件觸發(fā)型安全消息(Event-Driven Safety Messages,EDSM)兩類[3]。 事件觸發(fā)型安全消息是發(fā)生交通緊急事件時產(chǎn)生的預(yù)警消息，屬于被動預(yù)警消息，對端到端傳輸時延要求高，可容忍一定誤差。周期性安全消息是車節(jié)點定期廣播的交通狀態(tài)消息，是主動預(yù)警消息，對準(zhǔn)確度要求高，可容忍一定時延。在資源約束條件下，消息區(qū)分的傳播機(jī)制通過差異化處理兩類消息，以保障緊急消息的傳播性能，實現(xiàn)交通安全預(yù)警。其中，優(yōu)先級區(qū)分的調(diào)度機(jī)制是減小排隊時延的有效方法之一。

目前，安全消息調(diào)度機(jī)制主要有：先到先傳(First Come First Served,FCFS)調(diào)度，其消息調(diào)度順序只由到達(dá)時間決定，應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下易使得緊急程度高的EDSM可能需要經(jīng)過較長等待時間之后才能被處理，影響交通預(yù)警效果；搶占式(Preemptive)調(diào)度[4]，根據(jù)消息緊急程度劃分優(yōu)先級，優(yōu)先級較高的消息先處理，消息處理過程中，如果有優(yōu)先級更高的消息到達(dá)，則中斷當(dāng)前的處理過程，立即處理新到達(dá)的消息，應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下易使得PSM因等待時間過長而失效；多隊列(Multi-level Queue)調(diào)度，每個節(jié)點包含多個調(diào)度隊列，安全消息按種類和緊急程度被分配給不同隊列，使得各類消息有序傳播，應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下時，消息分類過細(xì)會使得隊列數(shù)目過多，有些隊列長期為空，但仍需給其分配時隙造成帶寬資源浪費(fèi)[5]；輪詢(Polling)調(diào)度，為每個隊列提供非競爭的調(diào)度機(jī)制，有效避免接入沖突，但應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下時，無優(yōu)先級設(shè)置，不能滿足隊列重載時EDSM的優(yōu)先處理[6]。

本文基于消息優(yōu)先級和負(fù)載狀態(tài)，提出的調(diào)度機(jī)制動態(tài)分配不同消息的傳輸時隙，以保證EDSM低時延傳播，避免PSM等待時間過長，提高消息傳播的公平性。

2 系統(tǒng)模型

交通安全消息傳播模型如圖1所示。設(shè)車節(jié)點通信范圍為r，其通信范圍內(nèi)有i-1個鄰居車節(jié)點，車節(jié)點建立并維護(hù)兩個消息隊列，安全消息按類別進(jìn)入不同隊列進(jìn)行調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)無預(yù)警交通事件時，到達(dá)車節(jié)點的安全消息均為PSM，優(yōu)先隊列1中緩存消息數(shù)量為0，安全消息按到達(dá)順序進(jìn)入普通隊列2排隊，車節(jié)點按FCFS對隊列2中的PSM依次調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)交通狀態(tài)周期性更新。

圖1 交通安全消息傳播模型Fig.1 Traffic safety message propagation model

通常，車節(jié)點通過控制信道獲取鄰居車節(jié)點廣播的PSM，當(dāng)發(fā)生緊急事件后，車載設(shè)備通過傳感器獲取事故相關(guān)的交通狀態(tài)信息，生成EDSM。利用IEEE802.11 媒體接入控制(Medium Access Control，MAC)幀頭部的幀控制字段中電源管理(Power Management)字節(jié)(B12)對兩類安全消息進(jìn)行區(qū)分，兩類安全消息按類別進(jìn)入不同的隊列。由于EDSM要求低時延處理且為小概率消息，設(shè)優(yōu)先隊列1緩存空間小于隊列2[7]，則交通安全消息的兩隊列動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度過程為：首先，車節(jié)點檢測兩隊列的緩存消息長度，按FCFS方式優(yōu)先處理隊列1中的消息，隨后開始處理隊列2中的PSM；在處理隊列2 中消息時，持續(xù)監(jiān)測隊列1中的排隊消息長度，當(dāng)消息長度大于搶占閾值且隊列2中消息未完成發(fā)送處理，則按搶占調(diào)度方式，停止隊列2中的數(shù)據(jù)發(fā)送，轉(zhuǎn)而優(yōu)先處理隊列1中消息；當(dāng)隊列1中的消息長度低于搶占閾值一半時，結(jié)束搶占過程，繼續(xù)處理隊列2中的消息，直至所有排隊消息發(fā)送完成再轉(zhuǎn)發(fā)隊列1中的消息。單個周期內(nèi)調(diào)度完成后，車節(jié)點對行駛狀態(tài)做出相應(yīng)調(diào)整以規(guī)避交通事故，提高交通效率。

綜上，交通安全消息動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度機(jī)制效率關(guān)鍵在于兩類安全消息的區(qū)分入隊列處理，而調(diào)度性能關(guān)鍵在于搶占閾值的設(shè)置。

3 動態(tài)優(yōu)先級區(qū)分調(diào)度

在交通安全消息調(diào)度過程中，通過對安全消息進(jìn)行動態(tài)優(yōu)先級區(qū)分調(diào)度能夠提高調(diào)度機(jī)制對交通環(huán)境變化的自適應(yīng)性和公平性。優(yōu)先級區(qū)分調(diào)度過程包括安全消息入隊列以及調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)過程。

3.1 安全消息的定義

基于IEEE802.11p協(xié)議，安全消息m定義為(ma,mn,mq,mv)，其中：ma表示安全消息的種類，mn表示車節(jié)點序列號(identity，ID)，mq表示消息內(nèi)容，mv表示車節(jié)點速度。安全消息的種類分為EDSM和PSM。車節(jié)點ID是車節(jié)點之間相互區(qū)分的標(biāo)志，由車載GPS位置決定。消息內(nèi)容是兩類安全消息的具體內(nèi)容，PSM內(nèi)容包括十字路口碰撞警告、前方車輛轉(zhuǎn)彎警告等，而EDSM內(nèi)容包括緊急事件發(fā)生的時間地點以及事故種類[8]。未發(fā)生交通緊急事件時，每個車節(jié)點周期性接收和廣播安全狀態(tài)消息，發(fā)生交通緊急事件后，需對接收到的EDSM消息進(jìn)行泛洪式重復(fù)廣播，故兩類安全消息的消息密度隨車節(jié)點密度變化。車節(jié)點速度指車節(jié)點儀表盤顯示的當(dāng)前行駛速度。

兩類安全消息到達(dá)同一車節(jié)點的過程相互獨立，車節(jié)點建立并維護(hù)兩個相應(yīng)的消息隊列。設(shè)某車節(jié)點通信范圍內(nèi)i-1個鄰居車節(jié)點相互獨立地發(fā)送其安全消息至該車節(jié)點，若其本身將發(fā)送某類安全消息，則該車節(jié)點緩存隊列有i個安全消息。

設(shè)車聯(lián)網(wǎng)控制信道的容量為Cbit/s，基于時分多址接入(Time Division Multiple Access,TDMA)方法，車節(jié)點的周期性傳輸時隙為100 ms[9]。在一個傳輸周期內(nèi)，若優(yōu)先隊列中平均有N1個EDSM消息，每個消息為Ebit。普通隊列中平均有N2個PSM消息，每個消息為Pbit，則當(dāng)隊列不過載時，調(diào)度機(jī)制能有效區(qū)分轉(zhuǎn)發(fā)各隊列緩存消息，即

(1)

3.2 安全消息入隊列過程

當(dāng)安全消息m1,m2,m3，…，mi到達(dá)車節(jié)點時，EDSM消息被賦予高優(yōu)先級1(Pr1)，進(jìn)入隊列1中排隊轉(zhuǎn)發(fā)；PSM消息被設(shè)置為低優(yōu)先級2(Pr2)，進(jìn)入隊列2中排隊轉(zhuǎn)發(fā)。相同類型的消息在各自隊列中按到達(dá)時間順序排隊。

在某路段上，設(shè)到達(dá)車節(jié)點的安全消息服從到達(dá)率為λ的泊松過程[10]。若EDSM到達(dá)率為λ1，服務(wù)率為1/μ1，PSM到達(dá)率為λ2，服務(wù)率為1/μ2，且λ=λ1+λ2[11]，則車節(jié)點的兩類消息隊列中，有n個消息的穩(wěn)態(tài)概率分別為

(2)

其中：

(3)

車節(jié)點調(diào)度系統(tǒng)對不同隊列中的安全消息進(jìn)行動態(tài)優(yōu)先級區(qū)分的調(diào)度，實現(xiàn)差異化的消息轉(zhuǎn)發(fā)。

3.3 安全消息調(diào)度過程

與絕對優(yōu)先不同，動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度機(jī)制允許優(yōu)先隊列1緩存少量分組。車聯(lián)網(wǎng)中，通常用隊長Q的大小來描述隊列負(fù)載狀態(tài)，只有當(dāng)隊列1消息長度超過門限，賦予其暫時絕對優(yōu)先權(quán)。車節(jié)點在調(diào)度之前需檢測兩隊列中的消息長度為l1、l2，調(diào)度開始后，按優(yōu)先級高低首先對隊列1中的消息進(jìn)行調(diào)度，隊列1中的消息按FCFS的方式處理，以保證最低調(diào)度時延。隊列1中的消息處理完畢后，開始對隊列2中的消息按FCFS調(diào)度，同時，需檢測隊列1中的消息長度，當(dāng)隊列1中的消息長度均小于閾值QT時，采用非搶占調(diào)度，即隊列1中新到的消息需等待隊列2 中原先排隊消息調(diào)度完畢之后再處理；如果在隊列2的調(diào)度過程中，發(fā)現(xiàn)隊列1中的消息長度大于閾值QT，則隊列2中的調(diào)度過程被隊列1搶占，處理隊列1中的消息使其隊長低于閾值QT的一半，再對隊列2中的消息繼續(xù)進(jìn)行處理直至隊列2 中l(wèi)2個消息調(diào)度完畢。安全消息出隊列過程的關(guān)鍵是設(shè)置閾值QT。

閾值QT與EDSM所在隊列1的隊長有關(guān)。設(shè)隊列1中可容納的消息長度為QE，則閾值QT為

QT=δ×QE，0≤δ≤1。

(4)

式中：δ為閾值QT占隊列1長度的比率。

對于EDSM，為使消息時延最小，QT需盡量小，即δ需盡量小，但QT的減小會擠占PSM調(diào)度機(jī)會，導(dǎo)致公平性下降，因此，需設(shè)置優(yōu)化和函數(shù)求得最佳閾值[12]。

定義優(yōu)化函數(shù)Zp為

Zp=a×fdelay(δ)+b×ffair(δ)。

(5)

fdelay(QT)和ffair(QT)均是QT在[0,1]上的增函數(shù)，分別代表QT對EDSM時延和PSM公平系數(shù)的影響，a和b為各自權(quán)值系數(shù)[13]。設(shè)定

(6)

取a=1，b=-1，則優(yōu)化函數(shù)可表達(dá)為

Zp=-2δ2+2δ-1。

(7)

對優(yōu)化函數(shù)求導(dǎo)，可得

(8)

當(dāng)δ=0.5時，導(dǎo)數(shù)為0，優(yōu)化函數(shù)取得極大值，故QT為隊列1總長度的50%，即隊列1中消息長度超過隊列1總緩存的50%時，需控制隊列2的調(diào)度時間。

設(shè)優(yōu)先隊列1中當(dāng)前排隊消息隊長為Qi，則當(dāng)對優(yōu)先隊列2中的消息進(jìn)行調(diào)度時，比較Qi和QT的大小，當(dāng)Qi>QT，需采取搶占式調(diào)度，否則不需采取搶占式調(diào)度。

隊列2被搶占之后，比較Qi和0.5QT的大小，根據(jù)比較結(jié)果判斷搶占是否結(jié)束，若Qi>0.5QT，則繼續(xù)搶占，否則停止搶占調(diào)度。

4 性能分析

時延和公平性是衡量調(diào)度機(jī)制性能的兩個重要指標(biāo)。在區(qū)分調(diào)度保障兩類安全消息各自傳輸性能的前提下，盡量實現(xiàn)兩類安全消息之間的相對公平性，并保持低時延傳輸至關(guān)重要。設(shè)隊列負(fù)載不會過載(λ<1)，用端到端時延來描述兩類安全消息性能，對PSM增加公平系數(shù)反映該調(diào)度機(jī)制的相對公平性。

4.1 時延

交通安全消息的端到端傳播時延一般包括消息傳輸時間、消息處理時間、消息在信道中傳輸時間以及消息排隊時間四個部分。若EDSM所在優(yōu)先隊列1的服務(wù)率為1/μ1，方差為1/μ12，二階矩為 2/μ1，PSM所在普通隊列2的服務(wù)率為1/μ2，方差為1/μ22，二階矩為2/μ2[11]。當(dāng)隊列2中調(diào)度過程未被搶占時，平均剩余服務(wù)時間為

(9)

EDSM在隊列中的平均等待時延為

(10)

安全消息端到端時延具體表達(dá)為

(11)

式中：Mpr1表示事件觸發(fā)型安全消息的大小，St為消息傳輸速率，d為當(dāng)前車節(jié)點與信源車節(jié)點之間距離，Sp為消息在信道中的傳輸速率，W11表示消息在隊列中的等待時間。所以，隊列1中的消息端到端總時延為

(12)

則安全消息平均時延為

(13)

隊列2中的調(diào)度過程被搶占時，EDSM平均剩余服務(wù)時間為

(14)

EDSM在隊列中的平均等待時延為

(15)

隊列2處理過程中被搶占時，隊列1中的消息調(diào)度端到端時延具體為

(16)

此時，隊列1中端到端總時延為

(17)

則EDSM平均時延為

(18)

對于隊列2中的周期性安全消息，未被搶占時，周期性安全消息的時延也為消息傳輸時間、消息處理所需時間、消息在信道中傳輸所需時間以及消息排隊時間之和。PSM在隊列中的平均等待時延為

(19)

端到端時延具體表達(dá)為

(20)

式中：Mpr2表示周期性安全消息的大小,W21表示消息在隊列中的等待時間。所有周期性安全消息時延之和為

(21)

平均時延為

(22)

隊列2處理過程中，被隊列1搶占時，PSM平均剩余服務(wù)時間為

(23)

PSM在隊列中的平均等待時延為

(24)

端到端時延具體表達(dá)式為

(25)

此時，總時延為

(26)

平均時延為

(27)

4.2 公平性

(28)

稱σfair為周期性安全消息的公平系數(shù)，系數(shù)值越大表示調(diào)度周期性安全消息公平性越高。

4.3 時間復(fù)雜度分析

若車節(jié)點總數(shù)為i，兩類交通安全消息按到達(dá)時間入隊列需進(jìn)行(i-1)次比較，時間復(fù)雜度為O(lgi)。隨后，在調(diào)度隊列2中消息時，檢測隊列1中消息長度以判斷是否搶占時間復(fù)雜度為O(1)，因此，一個周期內(nèi)，調(diào)度總時間復(fù)雜度為O(lgi)?，F(xiàn)有調(diào)度機(jī)制(如文獻(xiàn)[5]中多隊列調(diào)度)時間復(fù)雜度為O(i)，可見，所提調(diào)度機(jī)制時間復(fù)雜度較小。

5 算法仿真分析

為檢驗動態(tài)優(yōu)先級區(qū)分調(diào)度對兩類消息的影響，仿真統(tǒng)計了不同事件觸發(fā)型安全消息到達(dá)率的情況下，事件觸發(fā)型安全消息和周期性安全消息的端到端時延，同時計算了周期性安全消息的調(diào)度公平系數(shù)。在長度為2 km的單向車道上，設(shè)置車節(jié)點速度為80～100km/h，考慮目前車節(jié)點通信范圍為200～300 m,r取250 m，根據(jù)IEEE802.11p協(xié)議，信道容量設(shè)為6 Mbit/s。仿真場景為發(fā)生交通緊急事件后的單向車道，調(diào)度隊列包括兩類安全消息，EDSM和PSM的到達(dá)分別服從參數(shù)為λ1、λ2的泊松分布，則單個周期內(nèi)，EDSM到達(dá)率為λ1，PSM到達(dá)率為λ2，設(shè)λ=0.8，λ1從0.02～0.1遞增，在實際應(yīng)用中，λ一般小于0.8。消息密度更低，消息在信道中的傳播速率為198×106m/s，消息傳輸速率為6 Mbit/s。設(shè)置每個PSM和EDSM大小分別為256 B和512 B。隊列總緩存為Bmax=50個安全消息，隊列1可容納的消息長度為總長度的10%。在λ1遞增的情況下，分別統(tǒng)計對比FCFS調(diào)度，多隊列調(diào)度和本文所提動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度(Dynamic Priority Schedule,DPS)的端到端時延和公平系數(shù)。

圖2顯示了不同調(diào)度機(jī)制下，EDSM端到端時延隨到達(dá)率變化趨勢。由圖2可以看出，EDSM到達(dá)率越大，消息端到端平均時延越大。相對于FCFS調(diào)度和多隊列調(diào)度，本文提出的調(diào)度機(jī)制的EDSM端到端時延總體處于1.5～1.8 ms之間，低于其他兩類調(diào)度機(jī)制平均時延。EDSM到達(dá)率低于0.04時，隊列1不搶占隊列2調(diào)度過程，本文提出的調(diào)度機(jī)制平均時延在1.8 ms左右，時延增長比其他兩種緩慢，當(dāng)EDSM到達(dá)率高于0.04，隊列1搶占隊列2調(diào)度過程，EDSM端到端平均時延降低至1.5 ms。采取部分搶占調(diào)度時，本文所提調(diào)度機(jī)制平均時延隨EDSM到達(dá)率繼續(xù)增長，但始終低于其他兩種調(diào)度機(jī)制。以EDSM到達(dá)率為0.06為例，本文所提調(diào)度機(jī)制時延比FCFS調(diào)度降低1.3 ms，比多隊列調(diào)度機(jī)制平均時延降低0.9 ms，保證了隊列1重載時EDSM的低時延傳播。

圖2 EDSM端到端時延隨到達(dá)率變化趨勢Fig.2 End-to-end delay of EDSM over the arrival rate

圖3顯示了不同調(diào)度機(jī)制下，PSM端到端時延隨其到達(dá)率變化趨勢。由圖3可以看出，PSM到達(dá)率越大，消息的端到端時延越大。相對于FCFS調(diào)度和多隊列調(diào)度，本文所提出的調(diào)度機(jī)制時延處于3.6～4.3 ms之間，總體低于其他兩種調(diào)度機(jī)制時延，且增長幅度較其他兩類調(diào)度更為緩慢。當(dāng)PSM到達(dá)率低于0.74，即EDSM到達(dá)率高于0.06，隊列1搶占隊列2的調(diào)度過程，PSM的時延增長幅度變大，但由于搶占結(jié)束閾值的設(shè)置，增長幅度并未上升過多且仍然低于FCFS和多隊列調(diào)度平均時延。以PSM到達(dá)率為0.74為例，此時，本文所提調(diào)度機(jī)制平均時延為4.15 ms，比FCFS調(diào)度時延低0.8 ms，比多隊列調(diào)度時延低1.75 ms，因此本文所提的調(diào)度機(jī)制可以在保證EDSM低時延傳播的前提下避免PSM等待時間過長。

圖3 PSM端到端時延隨到達(dá)率變化趨勢Fig.3 End-to-end delay of PSM over the arrival rate

圖4依據(jù)定義的公平性對PSM進(jìn)行了估計。由圖4可以看出，隨著EDSM到達(dá)率增加，3類調(diào)度機(jī)制中PSM的公平系數(shù)均降低，但本文所提調(diào)度機(jī)制PSM公平系數(shù)處于0.77～0.8之間，明顯高于FCFS調(diào)度和多隊列調(diào)度。在EDSM到達(dá)率高于0.04時，由于隊列2的調(diào)度過程被搶占，公平系數(shù)降低幅度增加，但仍高于FCFS調(diào)度和多隊列調(diào)度，所以，本文所提的調(diào)度策機(jī)制能在保證EDSM性能的前提下并未過多犧牲PSM的公平性。

圖4 公平系數(shù)隨EDSM到達(dá)率變化趨勢Fig.4 Fairness over the EDSM arrival rate

綜上所述，本文所提調(diào)度機(jī)制具有低時延、高公平性的優(yōu)勢，可以在EDSM重載時保證低時延傳播，同時避免PSM等待時間過長。

6 結(jié)束語

傳統(tǒng)調(diào)度算法應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中不能根據(jù)隊列狀態(tài)對不同類別的消息調(diào)度方式進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致較大端到端傳播時延。本文利用兩類交通安全消息性能互補(bǔ)的特性，提出了適用于車聯(lián)網(wǎng)下基于交通安全消息區(qū)分業(yè)務(wù)的動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度機(jī)制以提高調(diào)度的有效性和公平性，減小了端到端時延。所提調(diào)度機(jī)制在交通事故發(fā)生之后，車節(jié)點在時隙內(nèi)將接收交通安全消息按類別進(jìn)入兩個隊列，檢測隊列長度，設(shè)置搶占閾值，實現(xiàn)動態(tài)自適應(yīng)調(diào)度。仿真結(jié)果表明，所提調(diào)度機(jī)制可以在EDSM隊列重載時有效減緩其端到端時延的增長，同時并未過多降低PSM的公平性。

在實際應(yīng)用中，車節(jié)點可以根據(jù)隊列狀態(tài)切換調(diào)度規(guī)則，但在雙向車道情況下，車節(jié)點如何獨立選擇合適調(diào)度規(guī)則需要進(jìn)一步討論。

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Dynamic Priority Scheduling of Traffic Safety Messages in Internet of Vehicles

ZHOU Yongzheng,QIU Gongan,QIU Yongfang
(School of Electronics and Information,Nantong University,Nantong 226019,China)

In Internet of Vehicles,two categories of traffic safety messages share the limited control channel bandwidth,so the performance of disseminating event-driven safety messages can not be guaranteed in emergency,which will lead to the failure of traffic accidents warning. The differentiated disseminated performance of traffic safety messages based on dynamic priority scheduling mechanism is proposed. The mechanism manages the two queues according to the event priorities,gives high priority to the event-driven safety messages and sets a scheduling threshold for the high priority messages dynamic scheduling. That is to conduct the preemptive priority scheduling when the queue length is over the threshold. When the queue length is less than half of the threshold,the preemptive scheduling terminates and then the non-preemptive priority scheduling is recovered. Simulation shows that the proposed dynamic priority scheduling mechanism of event-driven safety messages can reduce the end-to-end delay about 1.3 ms,and the fairness of the periodic safety messages increases about 0.22.

Internet of Vehicles；traffic safety message;periodic safety message；event-driven safety messages；differentiated scheduling；dynamic priority

2016-06-03；

2016-08-10 Received date:2016-06-03；Revised date：2016-08-10

國家自然科學(xué)基金資助項目( 61371113) ; 交通運(yùn)輸部應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目(2013319825110);南通大學(xué)研究生科技創(chuàng)新計劃項目(YKC15015)

10.3969/j.issn.1001-893x.2017.02.002

周永箏，邱恭安，邱永芳.車聯(lián)網(wǎng)中交通安全消息動態(tài)優(yōu)先調(diào)度機(jī)制[J].電訊技術(shù)，2017,57(2):132-138.[ZHOU Yongzheng,QIU Gongan,QIU Yongfang.Dynamic priority scheduling of traffic safety messages in internet of vehicles[J].Telecommunication Engineering,2017,57(2):132-138.]

TN92

A

1001-893X(2017)02-0132-07

周永箏(1992—)，女，江蘇如皋人，碩士研究生，主要研究方向為車聯(lián)網(wǎng)中的安全消息快速傳播；

Email:yolandazyz@sina.com

邱恭安(1973—)，男，湖北浠水人，博士，副教授，主要研究方向為認(rèn)知車載網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)；

Email:qiugongan@ntu.edu.cn

邱永芳(1991—)，女，江蘇宿遷人，碩士研究生，主要研究方向為基于LTE的車聯(lián)網(wǎng)資源調(diào)度。

*通信作者：qiugongan@ntu.edu.cn Corresponding author：qiugongan@ntu.edu.cn