CN115442765A - 容错车辆通信 - Google Patents

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CN115442765A CN202210568115.5A CN202210568115A CN115442765A CN 115442765 A CN115442765 A CN 115442765A CN 202210568115 A CN202210568115 A CN 202210568115A CN 115442765 A CN115442765 A CN 115442765A
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罗曼·伊斯汀
乌尔夫·斯滕布拉特
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Abstract

本发明涉及容错车辆通信。一种配备长程接口和短程接口的车辆(310a)中的方法包括：使用长程接口维护与接入网络(330)的连接；记录与接入网络的连接可操作的时间和位置；在与接入网络的连接故障的情况下，尝试使用短程接口形成车辆自组织网络，VANET；以及在VANET中与其他车辆(310b、310c)共享所记录的时间和位置。此外，车辆(310a)可以从VANET的其他成员接收所述其他成员与接入网络的连接可操作的时间和位置。根据车辆记录的时间和位置以及它接收的时间和位置，车辆导出指示接入网络的可操作部分的地理边界(390)的覆盖范围信息。

Description

容错车辆通信
技术领域
本公开涉及车辆通信领域，尤其涉及即使在没有稳定的接入网络连接的情况下也确保车辆与全球互联网(或云)的有用连接的方法。
背景技术
连接的车辆有时会经历断开连接时段。这些断开连接时段可能是由于车辆通信系统的某个组件发生故障，也可能是由于车辆连接的网络覆盖范围的地理限制(除其他外)。在本领域中已知为车辆提供冗余通信接口，以便能够在短时间内建立或切换到后备连接。
例如，US2016285960公开了一种车辆网络，包括第一和第二车辆，每个车辆具有第一和第二通信接口。第一通信接口是蜂窝链路网络接口，第二通信接口是自组织网络链路接口。一台车辆可通过自组织链路接口将消息从蜂窝链路网络中继到第二台车辆。
US2018091243公开了一种包括第一卫星网络数据接口的车载媒体广播接收器。当确定使用第一接口的数据即将/变得丢失时，第二网络接口建立自组织网络以从另一台车辆接收卫星网络数据。
WO2015048995涉及具有第一和第二网络接口的车辆，第一网络接口是蜂窝网络接口，第二网络接口是自组织IEEE 802.11网络。当车辆进入“802.11区域”时，其从蜂窝连接切换到自组织连接。可通过集中方式或分布方式来确定的802.11区域将包含提供优于蜂窝覆盖范围的802.11连接性的其他车辆。蜂窝覆盖范围可用的“蜂窝区域”的范围由中央实体监控。蜂窝区域和802.11区域可以重叠。
US2021044946公开了用于接收本地网络测量数据以及使用所接收的本地网络测量数据更新地理连接性数据库的步骤，本地网络测量数据包括用于至少一个网络提供商(例如ISP)的一个或多个连接性度量。该过程可包括用于将地理连接性请求传输到远程智能车辆连接分析(IVCA)网关的附加步骤，以及用于从远程IVCA网关接收地理连接性回复的步骤，其中地理连接性回复包括关于网络沿着车辆路径对于至少一个网络提供商的可用性的信息。在US2021044946A1的上下文中，IVCA网关是测量服务器，负责同时对大量移动车辆进行连接性测量，并以预配置或事件驱动的间隔通过动态连接性地图变化来更新每台车辆的预测性多宿广域网交换机(PMHS)。多台车辆中的PMHS单元能够成功地形成备用路径，其中连接到第一供应商路径的汽车A可经由汽车C有效地路由到第二供应商路径。
可以替换发生故障的主连接的现有架构和机制，关于可靠性、效率(开销)或它们两者，有不尽人意之处。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种用于管理接入网络连接的临时或局部故障的方法。另一个目的是确定接入网络的可操作部分的地理边界。再一个目的是提供对附近车辆收集的覆盖范围数据的访问。本公开还旨在提出具有类似能力的支持通信的车辆。
这些目的通过本发明的以下方面来实现。
在本发明的第一方面中，提供一种配备长程接口和短程接口的车辆中的方法。接口是无线通信接口。所述方法包括：使用长程接口维持与接入网络的连接；记录与接入网络的连接可操作的时间和位置；在与接入网络的连接故障的情况下，尝试使用短程接口形成车辆自组织网络(VANET)；以及优选在VANET上与VANET的其他成员共享所记录的时间和位置或由其导出的覆盖范围信息。
在本发明的第一方面中，由于在VANET上共享记录的时间和位置(或由其导出的覆盖范围信息)，车辆可以参与确定接入网络的哪些部分(如果有的话)仍然可操作的合作过程。合作过程可包括用于发现蜂窝覆盖范围的当前限制的分布式机制。与WO2015048995中对“蜂窝区域”的集中监控相比，根据本发明的合作过程并不依赖于耗时、容易出故障的上行链路报告，因此可以更早地开始。另一个区别是本发明使用通过每个参与车辆捕获的本地无线电测量，这可能比与蜂窝网络中成功完成传输相关的控制和反馈信息更密集和更丰富。
在不同的实施例中，可将与可操作部分的该边界相关的知识用于调整连接维护和连接重建活动。这种利用包括推迟小区搜索直到车辆重新进入可操作的覆盖范围区域和/或当车辆离开覆盖范围区域时将主机的定期轮询(尝试接通，以监控连接健康)稀疏化。
在一些实施例中，车辆确定接入网络连接故障是本地的还是一般性的，并且车辆根据适用的情况采取不同的行动。例如，可通过不同的方式处理车辆缓存到车外计算机的消息。与静态缓存机制不同，这些实施例能够以最小的延迟向车外计算机通知与断开连接的车辆有关的重要状态变化。如同本文使用的，“车外计算机”是不包括在进行或参与第一方面的方法的任何车辆中的计算机。具体而言，可以固定安装车外计算机，在这种情况下，它不被包括在任何车辆中。
根据一些实施例，接入网络连接的重新建立触发向车外计算机的某些数据传输。数据可以是以车外计算机为目的地的车辆缓存消息、由VANET的其他成员共享的以车外计算机为目的地的缓存消息、覆盖范围信息和/或与接入网络断开连接的VANET的其他成员的身份。这使得车外计算机迅速与断开连接的车辆保持同步。
在本发明的第二方面中，提供一种配备长程接口和近程接口的车辆。车辆还包括处理电路(例如车载计算机)，处理电路被配置为根据本发明的第一方面进行操作，如上所述。
在本发明的第三方面中，提供一种车外计算机以及车外计算机中的方法。应当理解，可将车外计算机(或后台系统)视为被配置为与车辆通信的任何类型的主机、服务器或联网处理设备。从车外计算机到车辆的通信链路的至少一部分可由接入网络提供。通常，车外计算机不被包括在任何车辆中。根据所述方法，车外计算机接收当前从接入网络断开连接的车辆的身份，其中所述身份是从连接接入网络的车辆的其中一个接收；车外计算机从所述连接车辆接收指示接入网络的可操作部分的地理边界的覆盖范围信息；它使用所接收的覆盖范围信息更新主要覆盖范围地图；以及基于更新的主要覆盖范围地图，车外计算机经由车辆的出站连接车辆路由以当前断开连接的车辆的其中一个为目的地的消息。在此，出站车辆可以是正在远离接入网络和/或正在接近接入网络的覆盖范围预期更差的区域的车辆。
本发明还涉及包含指令的计算机程序，指令用于使得计算机——例如特别是车辆处理电路或车外计算机——执行上述方法。计算机程序可以存储或分布在数据载体上。如同本文使用的，“数据载体”可以是暂时性数据载体(例如调制电磁波或光波)，也可以是非暂时性数据载体。非暂时性数据载体包括易失性和非易失性存储器，例如磁、光或固态类型的永久和非永久存储介质。仍然在“数据载体”的范围内，这些存储器可以是固定安装的，也可以是便携的。
通常，除非本文另有明确定义，否则权利要求中使用的所有术语应根据其在技术领域中的普通含义进行解释。除非另有明确说明，否则所有对“一个/所述元件、设备、组件、装置、步骤等”的引用应开放性地解释为指代元件、设备、组件、装置、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，否则本文公开的任何方法的步骤不必按照给出的确切顺序进行。
附图说明
下面参照附图以示例的方式描述方面和实施例，其中：
图1是车辆中的方法的流程图；
图2示出配备长程和短程接口的示例性车辆；
图3示出交通系统，包括与多台车辆通信的车外计算机；
图4是示出在车载计算机(车辆内)与车外计算机之中交换的通信的时序图；以及
图5是车外计算机中的方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图更全面地描述本公开的方面，附图示出本发明的某些实施例。但是，可通过很多不同的形式来具体实施这些方面并且不应解释为限制；更准确而言，通过示例的方式来提供这些实施例，从而使得本公开彻底和完整，并将本发明所有方面的范围完全传达给本领域技术人员。在整个描述中相同的附图标记表示相同的元件。
下面参照图1描述车辆中的方法100。方法100并不限于任何特定类型的车辆，例如可以是图2所示的任何车辆——包括卡车210a、公共汽车210b和建筑设备车辆210c——只要车辆配备长程接口211和短程接口212。此外，方法100可以在具有两个或多个单元的车辆组合中实施，只要其中一个单元配备所述远程和短程接口211、212。更准确而言，方法100的步骤可通过车辆210中的处理电路213来执行，例如车载计算机、远程信息处理控制单元(TCU)等。
此外，车辆210可以具有由它支配的定位功能。定位功能可以是网络促进的，包括使用3GPP LTE定位协议(LPP)提供的服务。为了即使在网络覆盖范围之外也能够进行定位，网络促进定位可通过进一步的定位功能来补充，例如全球导航卫星系统(GNSS)接收器、惯性测量单元(IMU)等。优选地，定位功能还可用于确定车辆210的方位。
每个接口211、212都包括无线电收发器，无线电收发器可包括连接至至少一个天线或天线阵列的一个或多个基带处理器。长程接口211可以被配置为与接入网络330(图3)一起使用，接入网络330是蜂窝网络(例如，符合3GPP UMTS、LTE或NR或类似电信标准的网络)或卫星通信网络。显然，蜂窝接口适用于在高达预期最大小区半径(例如1-10公里)的距离上建立和维护无线电链路，而卫星接口可以被配置为在1000公里量级(近地轨道卫星)或35000公里(同步轨道卫星)的距离上进行无线电通信。
短程接口212主要用于与相对较近的车辆通信。一方面，短程接口212可以实现在执行方法100的车辆210与经历关于接入网络的类似无线电条件(例如覆盖范围丢失或连接故障)的其他车辆之间的通信。另一方面，车辆210可以使用短程接口212来建立与接入网络具有可操作连接的另一台车辆的单跳或多跳连接，并具有通过其他车辆中继的重要的呼入和/或呼出消息。短程接口212例如可以是蓝牙接口、蓝牙低功耗(BLE)接口、IEEE 802.11接口、IEEE 802.11bb(LiFi)接口、IEEE 802.11p接口、遵守802.11p的专用短程通信(DSRC)、IEEE 802.15.4接口、LoRa接口、LTE或NR侧链路接口、C-V2X接口、雷达、ZigBee接口、超宽带(UWB)接口。具体而言，基于雷达的短程接口212可以是通过附加用于以常规方式测距或感测的雷达单元实现的功能。
总之，长程接口211可以适用于或指定用于与车辆210到接入网络中最近网络基础设施的距离相对应的最大无线电路径长度。长程接口211在这方面不同于短程接口212，短程接口212适用于或指定用于与相同交通系统中相邻或次相邻车辆的预期间距相对应的最大无线电路径长度。指定的距离可以与所使用的无线电频谱中的无线电波的物理特性相对应。
图3示出交通系统，其中多台车辆310沿着以实线(过去轨迹)和细虚线(将来轨迹)示出的相应路径313移动。车辆310可以是这样的类型并且可包括如结合图2所示车辆210讨论的这种无线通信设备。在交通系统的至少一部分(地理部分)中，车辆310由兼容车辆310的长程接口211的无线电接入网络的网络设备330提供服务。交通系统的车辆310被配置为主要经由无线电接入网络330与车外计算机320通信。车外计算机320可以向车辆310提供各种信息服务，例如街道地图更新、交通报告、紧急情况、日志记录、数据备份。替代性或附加性地，可以授权车外计算机320控制车辆310的移动和/或进行车队管理。车队管理可包括诸如战略决策(例如分配任务)、战术决策(例如解决车辆之中的资源利用冲突)、安全相关任务、远程状态监控、远程维护(例如软件升级)和类似的任务。车外计算机320可包括处理电路321、存储器322以及朝向接入网络的通信接口323。通信接口323可以直接与接入网络330对接，或者往来于车辆310的通信可通过全球互联网的一部分、通过与接入网络330相关联的有线核心网络来加以路由，和/或经由中继车辆310来进行。车外计算机320可以实现消息队列和路由功能，例如消息队列遥测传输(MQTT)代理或申请人专有TiSP协议的端点。下面参照图5描述车外计算机320的详细功能。
再参照图1，方法100在车辆中的执行例如可以从起点110开始，从起点110前进到使用长程接口211维护112与接入网络330的连接的状态(如果需要的话，建立连接)。维护112可能不成功(对应于连接故障)，也可能在连接仍然可操作的意义上是成功的。为了获得连接状态的简单指示，连接维护步骤112可包括反复轮询(或者尝试接通)车外计算机320。如果车辆从车外计算机320收到预期回复，它将断定接入网络连接是可操作的。反之，如果在预定时段内没有收到回复，则认为连接故障；可选地，车辆可以应用这样的标准，也就是说，没有回复的情况应当可重复两次、三次甚至更多次以确认连接故障。轮询端点(即车辆)可以采用HTTP主机的形式，实现可通过完全限定域名(FQDN)访问的RESTful API(FQDN可通过互联网解析和访问)。也可以使用利用Web套接字、CBOR/CoAP、MQTT等的面向简单文本的消息传递协议(STOMP)。优选地，车辆发起与车外计算机320的连接；等效地，在利用网络套接字的STOMP的情况下，车辆等待定期发生的保持连接通信，并且在错过轮询或接收保持连接的限定阈值之后，将自己记录为断开连接。
如果成功维护接入网络连接(Y分支)，则车辆继续获得114其当前位置。车辆可通过查询接入网络330或求助于不同的(自主或通过外部辅助)定位功能来获得位置。然后车辆记录116位置和时间，例如通过将该数据存储在存储器中。通过随后查询存储的信息，如果发生连接故障，车辆将能够确定与接入网络的连接最近可操作的时间和位置。在本方法100中，如同图3中通过将位置A、B、C、D、……和时间T1、T2、T3、T4相关联的位置-时间条目所建议的那样，每台车辆可以可选地维护多个这样的数据条目。这样可以使得车辆310能够检测网络覆盖范围的趋势，估计关于时间或空间的演变，并且一般来说产生更详细或更可靠的覆盖范围信息。
仍然参考接入网络连接可操作的情况，车辆可以进一步与车外计算机320交换118消息。消息的示例性目的包括促进车辆操作和进行远程维护；因此，这些消息可以对故障代码、调度和任务数据、交通和环境数据等进行编码。交换的消息可能有利于车辆本身。车辆还可以接受通过充当消息的中继来协助车外计算机320，这些消息的目的地是当前缺少与接入网络的可操作连接的其他车辆；消息从车外计算机320传输并临时存储在车辆的存储器中。无论车外计算机320是否使用该选项，车辆都准备好接收120并响应来自其他车辆的呼入邀请以加入车辆自组织网络(VANET)。如果收到这样的邀请(Y分支)，车辆通过使用短程接口212加入112VANET来作出反应。加入VANET后，车辆还将接受从VANET的其他成员(即其他车辆)到车外计算机320中继124消息。车辆将执行这样的中继，只要它自己与接入网络的连接是可操作的。如果车外计算机320已经请求车辆中继以另一台车辆为目的地的消息并且所述其他车辆是该车辆已经加入的VANET的成员，则该车辆将把这些消息传递给其他车辆。使用延迟容许网络协议或协议组来操作VANET是有利的。有关此类协议的概述，参见K.Massri等人的“Routing Protocols for Delay Tolerant Networks:A ReferenceArchitecture and a Thorough Quantitative Evaluation”，Journal of Sensor andActuator Networks，vol.5(2016)，issue 2，no.6，doi:10.3390/jsan5020006。如果没有收到VANET邀请(步骤120的N分支)，则方法100的执行在可选延迟126之后返回至连接维护112。
相反，如果接入网络连接失败(步骤112的N分支)，则车辆可以启动128对以车外计算机320为目的地的消息的缓存。缓存可以应用于所有生成的消息，或者限于具有预定义的最低重要性或优先级的消息。车辆中任何缓存消息的后续处理将取决于连接故障的性质，如下所述。接着，车辆尝试130使用短程接口212形成VANET。VANET的形成130可以对应于建立新的VANET，或者车辆可以加入已有的VANET。当车辆是VANET的成员时，它与VANET的其他成员共享132在步骤116中记录的时间和位置。或者，如果车辆已经将一个或多个位置-时间条目处理为覆盖范围信息，则车辆可以转而与其他VANET成员共享覆盖范围信息。车辆可以共享132与其车辆识别号(VIN)、底盘ID和/或当前航向相关联的位置-时间条目。车辆可以从VANET的至少一个其他成员接收指示其他成员与接入网络的连接是可操作的时间和位置的条目。类似地，其他VANET成员可以与车辆共享覆盖范围信息，其中可能已经基于共享VANET成员自己的位置-时间条目或者它已经相应从其他VANET成员接收的信息来准备覆盖范围信息。
在这个背景下，覆盖范围信息例如可以构成地图或数据库。地图的合适格式是地理区域的计算机可读表示(例如，GNSS坐标)，其标注有覆盖范围信息。参照图3，特别注意覆盖范围信息例如可以指示接入网络330的可操作部分的地理边界390(网络边缘)。可以被理解为接入网络覆盖范围的近似限制的边界390可通过拟合水平曲线来数值地加以估计，该水平曲线使得记录的位置-时间条目位于一侧，并且通常与除在临时中断期间预期提供覆盖范围的无线电基站或者其他地面接入点位于同一侧。另一个选项是配置曲线拟合过程，使得如果若干VANET成员报告在它们位于特定无线电基站附近时与接入网络330断开连接，边界390可以基于该特定无线电基站当前有故障的假设来加以估计。断开连接的车辆的当前位置应当位于边界390的相对侧的要求可以被添加为进一步的条件。类似地，可以假设已知的未覆盖范围区域(例如自己的区域)总是位于边界390的断开连接一侧。虽然理论上接入网络330的可操作部分通常是有界区域，但是曲线拟合过程并不需要假设边界390应当是闭合曲线；更准确而言，可用数据(位置-时间条目)可用于估计车辆的过去轨迹附近的一部分边界390。记录位置-时间条目的车辆方位可以是相关的；如果车辆已经从连接区域移动到断开连接区域，那么可以假设，边界390并非平行于车辆的方位。边界390可以服从平滑条件(可微性、连续性等)。
车辆将位置-时间条目处理为覆盖范围信息可以进一步服从新鲜度约束，例如，不允许将早于τ秒(分钟)的条目作为输入。例如参照图3，新鲜度约束可以指示，车辆应当忽略位置-时间条目[A,T1]、[D,T1]、[G,T1]。新鲜度约束可用于排除不再有助于识别接入网络覆盖范围的当前范围的过时条目。但是，不应将约束配置得过于严格，因为它可能会消除可以提高覆盖范围信息的空间分辨率和/或向其添加时间演化维度的数据。关于覆盖范围信息，可以类似地定义新鲜度约束；例如，覆盖范围信息可以用产生它的位置-时间条目的最老时间值打上时间戳。
车辆可以将其对于接入网络的可操作部分的估计边界390的知识用于诸如调整连接维护112和连接重建活动的目的。例如，可以使得小区搜索更稀疏，或者可以推迟小区搜索，直到车辆重新进入可操作的覆盖范围区域。类似地，当车辆即将离开覆盖范围区域时，可将对于车外计算机320的轮询稀疏化(重复频率更低)，因为无论如何它都可能不成功。
在与VANET的其他成员共享132位置-时间数据(或覆盖范围信息，视情况而定)之后，车辆向其他VANET成员传输134连接性查询。基于对连接性查询的回复，确定136连接故障是本地的还是一般性的。例如，如果没有回复连接性查询的车辆报告它们具有与接入网络的可操作连接，则确定136可以得出结论，连接故障是一般性的。相反，如果查询车辆至少收到一些肯定回复，这表明连接故障是本地的。连接性查询和回复的应用层内容可以采用双向CoAP或REST请求和响应、MQTT等的形式。每个消息的数据载荷可以采用结构化数据对象的形式，例如CBOR、JSON或ASN.1。消息可包括完整性保护和认证方案。在CBOR的情况下，可以使用CBOR对象签名和加密(COSE)，通过从PKI获得的公钥/私钥对来对消息进行签名。载荷应当至少包括二进制值，指示面向连接的通信是否可用于被查询车辆。
如上所述，车辆缓存消息的处理将取决于该结论。更准确而言，在本地连接故障的情况下(步骤136的左分支)，可经由VANET的其他成员将缓存的消息路由138到车外计算机320。连接的VANET的其他成员将以面向连接的方式将消息从断开连接的车辆直接中继到连接的接入网络，反之亦然。如果使用802.11网络(Wi-Fi)来形成VANET，则可以直接提供朝向车外计算机320的IP连接性。断开连接的车辆可以使用它已知的IP地址和现有的通信协议(例如MQTT或申请人专有无线传输协议(WTP)等)直接向车外计算机320发起通信。在这种情况下，连接的车辆将充当层-3路由器，用于断开连接的车辆。如果BLE用于形成VANET，则可以使用CoAP over BLE，在这种情况下，连接的车辆将充当CoAP代理，将BLE分组重新封装为以车外计算机320为目的地的IP分组。也可以使用IEEE 802.1p V2V、LTE侧链、IEEE802.15.4，虽然网络协议可以不同。在Zigbee over IEEE 802.15.4示例情况下，使用原生Zigbee网络和会话层。
或者，在一般性连接故障的情况下(步骤136的右分支)，与VANET的其他成员共享140缓存消息。车辆与其他成员共享140缓存消息可以增加其他VANET成员的其中一个成员比车辆本身更早进入具有接入网络覆盖范围的区域的机会，收单侧车辆至车外计算机320的消息得以更快地传递。出于数据保护的考虑，车辆可以共享140仅车外计算机320可读取的加密格式的缓存消息。
连接性查询可以可选地包括查询车辆是否保存来自以被查询车辆为目的地的车外计算机320的消息(缓存消息)的指示。然后，被查询车辆可以在其选择的时间请求查询车辆将消息传送给自己。进一步可选地，连接性查询还可包括加密配置(例如，公钥、X.509证书)，以在被查询车辆请求这种传送的情况下实现消息的安全传送。
车辆对于以车外计算机320为目的地或者源自车外计算机320的缓存消息的交换可以使用适用于断开连接、延迟容许网络的协议栈，并进行修改以说明覆盖范围边界390的知识。示例性协议包括：基于效用的协议，例如概率性路由协议(PROPHET)，其中将连接的网络视为目的节点，将车辆遇到它的概率用作效用指标；运动矢量(MOVE)，其中目的节点(车外计算机320)的位置应当是映射的边界o 390；基于社会关系的协议，其中评估经由连接的网络与车外计算机320的“友好性”；其他延迟容许网络路由协议。消息交换的应用和会话层可以采用双向CoAP或REST请求和响应、MQTT等形式。消息的数据载荷可以采用结构化数据对象的形式，例如CBOR、JSON或ASN.1。消息可包括完整性保护和认证方案，如以上针对CBOR所例示的。
已经确定它与接入网络330的连接故障的车辆将在可选延迟142之后重新轮询车外计算机320。如上所述，当估计车辆在接入网络的可操作部分之外时，可以降低轮询频率。如果没有收到回复，则车辆可以断定，连接故障仍然依旧。但是，如果车辆收到来自车外计算机320的回复，则它断定，与接入网络330的连接已经重新建立。(无需说明，接收来自车外计算机320的回复需要已经重新建立物理连接，这可以反映为较低协议层中的状态改变。在一些实施例中，可将物理层状态改变而非肯定的轮询回复用作决策标准，但是这可能使得在方法100的实现中需要涉及多个协议层。在其他实施例中，可将车外计算机320的轮询用作统一的并且因此可能是方便的连接健康标准。)注意，与接入网络330的连接要么作为车辆移动到覆盖范围更好的地理区域的结果(由此消除本地连接故障的原因)而重新建立，要么因为接入网络基础设施已经恢复接近其标称性能的运行(换言之，已经清除一般性连接故障)而重新建立。
作为对于发现与接入网络330的连接已经重新建立的反应，车辆执行步骤118，在此它与车外计算机320交换消息。在步骤118中，车辆可将以下一个或多个传送(转发)给车外计算机320：
·车辆缓存的以车外计算机为目的地的消息；
·以VANET的其他成员共享的车外计算机为目的地的缓存消息，例如使用WTPover IP、MQTT等；
·覆盖范围信息；
·与接入网络断开连接的VANET的其他成员的身份。
当与接入网络330的连接已经重新建立时，车辆还可以离开VANET。车辆不一定需要主动离开VANET，因为车辆已经进入接入网络覆盖范围范围的事实可以表明，它现在与其余的VANET成员在物理上是分开的。
基于在步骤118中从车辆接收的信息，车外计算机320可以基于所接收的地图内坐标的新鲜度以及它在断开连接的区域内的车辆的数据库来更新该区域的地图(移除它现在所连接的车辆)。如果车外计算机320确定需要与断开连接的区域内的车辆进行通信(例如，将以它认为处于断开连接的网络中的车辆为目的地的消息排队)，则车外计算机320将利用适当的协议来确定哪些车辆可能很快进入断开连接的区域，并向这些车辆转发以该区域内的车辆为目的地的消息。潜在的协议仍然是概率性的基于效用的协议，同时考虑到之前与断开连接的区域内的车辆的接触。替代性或附加性地，车外计算机320可以使用基于运动或地理定位的规划策略，该策略基于车辆的当前方位、由车队管理功能生成的计划轨迹或车辆与其他特定车辆的接近度来预测车辆进入断开连接的区域。车外计算机320可以确认从区域内的车辆接收消息，以减少数据业务拥堵。
为了说明刚刚描述的行为，图3中的即时车辆位置使得车辆310a、310b、310c都不在接入网络的可靠覆盖范围内，并且可以预期，执行实现所述方法100的软件的车辆将尝试在它们之中形成VANET。这将有利于车辆310与车外计算机320的通信，因为第二车辆310b的将来路径312b将使其进入覆盖范围，从而可以恢复它与接入网络的连接，并且可以实现缓存消息的传递。这适用于车辆310b自己的消息以及它已经从其他车辆310a、310c接受的那些消息。
消息的交换可以如图4的时序图所示，其中，垂直向下的方向表示近似时间尺度并使用如下表示法：
C覆盖范围信息
M以车外计算机320为目的地的或源自车外计算机320的缓存消息
V为VANET成员的车辆的列表
开始，车辆310a、310b、310c都没有与接入网络330的可操作连接。车辆310a、310b、310c相互之间共享覆盖范围信息C，所采用的形式是它们与接入网络330的连接最后可操作的时间和位置，或者是边界390、覆盖范围地图等。基于对连接性查询的回复确定存在一般性连接故障的每个车辆可以选择共享其保存的以车外计算机320为目的地的任何缓存消息。第三车辆310c可以使用这个选项。至少在车辆310a、310b、310c相互之间不共享将来轨迹的这种实施例中，第三车辆310c并不知道其余两台车辆310a、310b中的哪一个将首先离开断开连接的区域，并因此与这两台车辆共享缓存消息M。如图3所示，将是第二车辆310b将它的缓存消息M传递给车外计算机320。它连同覆盖范围信息C以及作为VANET成员的车辆的列表V一起传递消息M。第二车辆310b从车外计算机320接收以第三车辆310c为目的地的出站消息M并将其缓存。当第二车辆310b重新进入断开连接的区域(参见图3)并加入第三车辆310c也是其成员的VANET时，第二车辆310b可以传递出站消息M。需要强调的是，车外计算机320可以自由指定与第二车辆310b不同的车辆来向第三车辆310c传递出站消息M。
图5是车外计算机320中的方法500的流程图。可以结合车辆侧方法100执行方法500。如上所述，将车外计算机320配置为经由接入网络330与多个车辆310通信。根据该实施例，还将其配置为维护主要覆盖范围地图。
当车外计算机320具有与车辆的可操作连接时执行方法500的第一步骤510。车外计算机320从车辆接收当前断开连接的车辆的身份(图4：V)。车辆获取这些信息的典型方式是成为VANET的成员。
在第二步骤512中，车外计算机320从所述连接的车辆接收指示接入网络的可操作部分的地理边界390的覆盖范围信息(图4：C)。可选地，车外计算机320还接收车辆在断开连接时从第二车辆接收的缓存消息，该缓存消息由第二车辆生成。
一旦车外计算机320接收覆盖范围信息，就在第三步骤514中更新主要覆盖范围地图。
在方法500的后续步骤516中，车外计算机320经由车辆的出站连接的车辆路由以当前断开连接的车辆的其中一台车辆为目的地的消息。当前断开连接的车辆的选择和/或出站车辆的选择可以基于更新的主要覆盖范围地图进行。也可以考虑路径规划信息；这些信息可从车外计算机320负责的车队管理功能获得。通常，出站车辆的选择与该车辆是否代表另一台车辆传递缓存消息无关。
以上主要参照若干实施例描述了本公开的多个方面。但是，如本领域技术人员容易理解的，在如所附权利要求限定的本发明范围内，除以上公开的实施例之外的其他实施例同样是可能的。

Claims (15)

1.一种配备长程接口(211)和短程接口(212)的车辆(210、310)中的方法(100)，所述方法包括：
使用所述长程接口维护(112)与接入网络(330)的连接；
记录(116)与所述接入网络的连接可操作的时间和位置；
在与所述接入网络的连接故障的情况下，尝试(130)使用所述短程接口形成车辆自组织网络，VANET；以及
在所述VANET上与所述VANET的其他成员共享(132)所记录的时间和位置或由其导出的覆盖范围信息。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在与所述接入网络的连接故障的情况下：
从所述VANET的至少一个其他成员接收所述其他成员与所述接入网络的连接可操作的时间和位置；以及
根据所记录的时间和位置以及所接收的时间和位置导出指示所述接入网络的可操作部分的地理边界(390)的覆盖范围信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述覆盖范围信息的导出服从新鲜度约束，所述新鲜度约束将早于一定时间的时间和位置条目排除出输入。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述接入网络连接的维护(112)包括重复轮询不被包括在任何车辆中的车外计算机(320)，其中，根据所述车辆相对于所述地理边界的位置来调整所述轮询的重复频率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括，在与所述接入网络的连接故障的情况下：
向所述VANET的其他成员传输(134)连接性查询；以及
基于对所述连接性查询的回复来确定(136)所述连接故障是本地的还是一般性的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述连接性查询包括查询车辆是否保存来自车外计算机(320)的以被查询车辆为目的地的消息的指示。
7.根据权利要求5或6所述的方法，进一步包括：
在与所述接入网络的连接故障的情况下，启动(128)以所述车外计算机(320)为目的地的消息的缓存；
在本地连接故障的情况下，经由所述VANET的其他成员将所缓存的消息路由(138)到所述车外计算机；以及，
在一般性连接故障的情况下，与所述VANET的其他成员共享(140)所缓存的消息。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括当重新建立与所述接入网络的连接时向所述车外计算机转发以下任一项：
所述车辆的以所述车外计算机为目的地的缓存消息；
由所述VANET的其他成员共享的以所述车外计算机为目的地的缓存消息；
覆盖范围信息；
与所述接入网络断开连接的VANET的其他成员的身份。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：
加入(122)VANET以响应邀请(120)；以及
当与所述接入网络的连接可操作时，将来自所述VANET的其他成员的消息中继(124)到所述车外计算机(320)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述VANET使用延迟容许网络协议。
11.一种车辆(210、310)，包括：
长程接口(211)，所述长程接口(211)可操作以连接到接入网络(330)；
短程接口(212)；以及
处理电路(213)，所述处理电路(213)被配置为执行权利要求1至10中任一项所述的方法。
12.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述长程接口包括以下至少一个：蜂窝接口、卫星接口。
13.根据权利要求11或12所述的车辆，其中，所述短程接口包括以下至少一个：蓝牙接口、蓝牙低能量接口、IEEE 802.11接口、IEEE 802.11bb接口、IEEE 802.11p接口、IEEE802.15.4接口、LoRa接口、LTE或NR侧链接口、C-V2X接口、雷达、ZigBee接口、超宽带接口。
14.一种车外计算机(320)中的方法(500)，所述车外计算机(320)被配置为经由接入网络(330)与多个车辆(310)通信，所述方法包括：
从被连接至所述接入网络的车辆的其中一个接收(510)当前与所述接入网络断开连接的车辆的其他车辆的身份；
从所连接的车辆接收(512)指示所述接入网络的可操作部分的地理边界(390)的覆盖范围信息；
使用所接收的覆盖范围信息更新(514)主要覆盖范围地图；
基于所更新的主要覆盖范围地图，经由所述车辆的出站连接的一车辆路由(516)以当前断开连接的车辆中的一个为目的地的消息。
15.一种车外计算机(320)，被配置为经由接入网络(330)与多个车辆(310)通信，所述车外计算机包括：
存储器(322)，所述存储器(322)被配置为存储主要覆盖范围地图；
通信接口(323)，所述通信接口(323)朝向所述接入网络；以及
处理电路(321)，所述处理电路(321)被配置为执行权利要求14所述的方法。
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