Blockchain-basierte Fahrzeugkantenberechnungsnetzwerke: Die Kommunikationsperspektive
In den letzten Jahren ermöglicht das blockchain-basierte Fahrzeugkantenberechnungsnetzwerk (VEC-Netzwerk) die Berechnungsaufgabe von Fahrzeugnetzwerken an mehrere verteilte Edge-Computing-Nodes zu übertragen, die in Straßeneinheiten (RSU) eingesetzt werden, während zuverlässige und dezentrale Informationsfreigabe zwischen RSUs realisiert wird. In der nächsten Generation von Fahrzeugnetzwerken werden die Rechen- und Speicherkapazität der Fahrzeuge verbessert.
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Daher ist es sehr gut möglich, Blockchain-Nodes gleichzeitig auf Fahrzeugen und RSUs bereitzustellen. Es gibt jedoch offensichtliche Unterschiede zwischen Fahrzeugknoten und RSU-Knoten in Bezug auf Mobilität und Kommunikationsabdeckung. Der Kommunikationsmodus zwischen Fahrzeugen und RSUs wird eine Auswirkung auf die spezifische Art der Blockpropagation haben, die weiter erforscht werden muss. Darüber hinaus kann der Konsensmechanismus, der von dem bestehenden Blockchain-basierten VEC übernommen wurde, nicht vollständig die Kommunikationsfähigkeit aller Knoten nutzen und führt zu einer geringen Konsenseffizienz, die verbessert werden muss.
Um die Verbesserungen im Konsensprozess zu untersuchen, wenn Blockchain-Nodes auf Fahrzeugen und RSUs bereitgestellt werden, untersucht eine in Science China Information Sciences veröffentlichte Arbeit den dynamischen Prozess der Blockpropagation zwischen RSUs und Fahrzeugen. Eine Ruf-basierte Konsensmechanismus wird ebenfalls vorgeschlagen, um die Umsetzung von Blockchain-Nodes zu ermöglichen. Durch den Vergleich der numerischen und der Simulationsergebnisse wird die Machbarkeit des vorgeschlagenen Konsensmechanismus verifiziert.
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Die Hauptbeiträge der Arbeit sind wie folgt:
1. Der dynamische Prozess der Blockpropagation zwischen Fahrzeugen und RSUs wird analysiert. Die dynamischen Gleichungen der Single-Block-Propagation für zwei spezifische Bedingungen werden vorgestellt und weiter diskutiert. Die dynamischen Zustandsübergänge von Fahrzeugen in der Multiblock-Propagation werden veranschaulicht.
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2. Ein Ruf-basierter Konsensmechanismus wird entworfen, der den Konsensprozess zwischen RSUs und Fahrzeugen trennt und erfordert, dass alle Knoten am Weiterleitungsvorgang des neuen Blocks teilnehmen.
Die vorgeschlagenen dynamischen Gleichungen und der Konsensmechanismus werden in einem 12km×12km Quadratgebiet analysiert und in einer Simulation von 0-50 RSU-Knoten und 200 Fahrzeugknoten eingesetzt. Die RSU-Knoten sind gleichmäßig im Gebiet verteilt, während die Bewegungen der Fahrzeugknoten dem zufälligen Richtungs-Mobilitätsmodell folgen.
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Die Ergebnisse zeigten, dass die Blockpropagationszeit mit zunehmender Anzahl von RSUs abnimmt und der vorgeschlagene Ruf-basierte Konsensmechanismus die Konsenszeit erheblich reduziert. Durch die Ableitung der dynamischen Gleichungen eines Single-Block- und Multi-Block-Propagationsprozesses definieren wir die Multi-Block-Propagation als Blockchain-Forking-Wettbewerbspropagation.
Die aktualisierten Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse in Bezug auf die Implementierung von Blockchain-basierten VEC-Netzwerken, die die Effizienz der Blockpropagation verbessern und für zukünftige Vernetzungslösungen für autonome Fahrzeuge von Bedeutung sein können.
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