專利名稱：基于額外度的vanet廣播方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及VANET(車(chē)載無(wú)線自組網(wǎng))的廣播通信方法。
背景技術(shù)：
VANET以道路上的車(chē)輛做節(jié)點(diǎn)，使得其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的性能與交通流的狀況息息相關(guān)。 在道路交通中，有時(shí)交通流呈現(xiàn)出自由流特征，即車(chē)輛能夠自由行駛，在自由交通流中節(jié)點(diǎn)密度不飽和，其密度會(huì)在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，(當(dāng)然密度變化仍不會(huì)致使網(wǎng)絡(luò)斷連，也就是說(shuō)本發(fā)明所進(jìn)行的研究仍然基于網(wǎng)絡(luò)連通的假設(shè)。)而這種節(jié)點(diǎn)密度變化會(huì)對(duì)廣播協(xié)議性能產(chǎn)生影響，一些現(xiàn)有的基于固定參數(shù)廣播策略無(wú)法滿足這種密度變化交通狀況下的廣播通信需求。采用鄰節(jié)點(diǎn)信息交換的方法不受密度變化的影響，但在非飽和的交通環(huán)境下，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度快，因此使得一些基于定期信息交換的協(xié)議無(wú)法有效實(shí)施。在這種情況下，若節(jié)點(diǎn)間信息交換過(guò)于頻繁，則帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大，而若信息交換頻率過(guò)低，則會(huì)有信息過(guò)時(shí)，節(jié)點(diǎn)信息更新跟不上拓?fù)渥兓那闆r發(fā)生，此時(shí)信息交換不及時(shí)，將失去意義。現(xiàn)有技術(shù)中基于計(jì)數(shù)的、基于地理位置的和基于距離的方法以及基于概率轉(zhuǎn)發(fā)的方法都屬于基于固定門(mén)限值的方法，即通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的某個(gè)屬性與一個(gè)預(yù)先設(shè)定的門(mén)限值進(jìn)行比較，并以此來(lái)決定是否轉(zhuǎn)發(fā)?；诠潭ㄩT(mén)限值方法能夠有效的減少轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，但門(mén)限值是預(yù)先設(shè)定好的，其設(shè)定與密度相關(guān)，在密度相對(duì)穩(wěn)定的場(chǎng)景下能夠取得不錯(cuò)的效果，但如果密度頻繁發(fā)生變化(如在交通環(huán)境中，車(chē)流量大，但未發(fā)生阻塞)時(shí)，基于固定門(mén)限值的方法的就無(wú)法滿足應(yīng)用需求了。而VANET環(huán)境下不斷變化的交通流密度大大降低了此類(lèi)方法的實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于額外度的VANET廣播方法，以解決基于固定門(mén)限值的車(chē)載無(wú)線自組網(wǎng)廣播通信方法在密度頻繁發(fā)生變化時(shí)無(wú)法滿足應(yīng)用需求的問(wèn)題。本發(fā)明包括下述步驟一、作為源節(jié)點(diǎn)的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)發(fā)出廣播消息；二、每個(gè)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)在第一次收到這條廣播消息后會(huì)詢問(wèn)其鄰節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)收到此條廣播消息，詢問(wèn)發(fā)出后等待鄰節(jié)點(diǎn)應(yīng)答的時(shí)間為T(mén)1,未收到過(guò)這條廣播消息的鄰節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為是新覆蓋節(jié)點(diǎn)，詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)新覆蓋節(jié)點(diǎn)對(duì)自己應(yīng)答的數(shù)量計(jì)算本詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)的額外度；三、每個(gè)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)都等待一段時(shí)間T2,，看是否有其它節(jié)點(diǎn)擁有比自己更大的額外度，當(dāng)某車(chē)輛節(jié)點(diǎn)的時(shí)間T2到且收到的額外度聲明都比自己的額外度小，該車(chē)輛節(jié)點(diǎn)都會(huì)開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)仲裁過(guò)程，聲明本節(jié)點(diǎn)的額外度，并等待；四、 收到此聲明的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)提取聲明中的額外度與自己的額外度進(jìn)行比較，若聲明節(jié)點(diǎn)所聲明的額外度大，則本節(jié)點(diǎn)不參與轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息，否則發(fā)出比較結(jié)果聲明，聲明本節(jié)點(diǎn)的額外度；五、已發(fā)出聲明的節(jié)點(diǎn)在等待時(shí)間T2內(nèi)若收到其它聲明也進(jìn)行比較，若自己的額外度大則繼續(xù)等待，否則放棄轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息；六、發(fā)出比較結(jié)果聲明的節(jié)點(diǎn)在等待時(shí)間1到后仍收不到比自己大的額外度聲明，則此節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息。由本發(fā)明步驟三至步驟五所做的仲裁過(guò)程選出的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)都具有最大的額外度， 使每次轉(zhuǎn)發(fā)所能覆蓋到的新節(jié)點(diǎn)最多。本發(fā)明以盡量少的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，盡快將廣播信息傳遞給廣播區(qū)域內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)，而不受節(jié)點(diǎn)密度變化的影響。能夠有效減少在節(jié)點(diǎn)稠密情況下廣播產(chǎn)生的沖突與競(jìng)爭(zhēng)，并能適應(yīng)VANET由交通流引起的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)快速變化。解決了基于固定門(mén)限值的車(chē)載無(wú)線自組網(wǎng)廣播通信方法在密度頻繁發(fā)生變化時(shí)無(wú)法滿足應(yīng)用需求的問(wèn)題。本協(xié)議采用了基于鄰節(jié)點(diǎn)信息的方法，通過(guò)VANET中每個(gè)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)與其鄰節(jié)點(diǎn)比較額外度來(lái)選擇具有最大額外度的節(jié)點(diǎn)作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。但不同于其它基于鄰節(jié)點(diǎn)信息的方法中所采用的定期交換節(jié)點(diǎn)信息的方式，本發(fā)明采用了按需通信的方式實(shí)現(xiàn)鄰節(jié)點(diǎn)信息的獲取，即通過(guò)詢問(wèn)、應(yīng)答的方式在需要時(shí)獲取鄰節(jié)點(diǎn)信息，保證了鄰節(jié)點(diǎn)信息的實(shí)時(shí)性。通過(guò)聲明、等待的方式比較節(jié)點(diǎn)的額外度，進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)仲裁，有效地減少了用于交換節(jié)點(diǎn)信息的通信開(kāi)銷(xiāo)，同時(shí)節(jié)點(diǎn)不用在本地保存其它節(jié)點(diǎn)的信息，也減少了節(jié)點(diǎn)內(nèi)的存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)。為了提高協(xié)議的轉(zhuǎn)發(fā)效率，減少冗余轉(zhuǎn)發(fā)引起的沖突，協(xié)議在確保廣播覆蓋率的前提下力求減少轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。通過(guò)上述收集信息、比較仲裁的過(guò)程選擇具有最大額外度的節(jié)點(diǎn)作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，以達(dá)到各種密度條件下都能使每次轉(zhuǎn)發(fā)覆蓋的新節(jié)點(diǎn)數(shù)最大，從而減少轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)的目的。


圖1是車(chē)載無(wú)線自組網(wǎng)中車(chē)輛節(jié)點(diǎn)示例場(chǎng)景示意圖，其中附圖標(biāo)記是S、a和b分別是車(chē)輛節(jié)點(diǎn)，h是車(chē)輛節(jié)點(diǎn)s信號(hào)覆蓋的范圍。圖2是實(shí)施方式一中仲裁過(guò)程的時(shí)序圖， 在tQ時(shí)間點(diǎn)a收到一個(gè)DP后向鄰居發(fā)QP，等待Tal時(shí)間；在、時(shí)間點(diǎn)b收到一個(gè)DP后向鄰居發(fā)QP,等待Tbl時(shí)間；在t2時(shí)間點(diǎn)a計(jì)算額外度并等待Ta2 = 2T-時(shí)間；在t3時(shí)間點(diǎn)b 計(jì)算額外度并等待Tb2 = 0，所以b發(fā)AP ；在t4時(shí)間點(diǎn)a收到b的AP，或a發(fā)AP之后監(jiān)聽(tīng)到 b的AP ；在t5時(shí)間點(diǎn)b聲明后等待時(shí)間到，沒(méi)有異議，b轉(zhuǎn)發(fā)。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式包括下述步驟VANET廣播在網(wǎng)絡(luò)中上層應(yīng)用協(xié)議有廣播需求時(shí)，由執(zhí)行該應(yīng)用的車(chē)輛作為源節(jié)點(diǎn)發(fā)起廣播通信。一、作為源節(jié)點(diǎn)的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)發(fā)出廣播消息；二、每個(gè)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)在第一次收到這條廣播消息后會(huì)詢問(wèn)其鄰節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)收到此條廣播消息，詢問(wèn)發(fā)出后等待鄰節(jié)點(diǎn)應(yīng)答的時(shí)間為T(mén)1,未收到過(guò)這條廣播消息的鄰節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為是新覆蓋節(jié)點(diǎn)，詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)新覆蓋節(jié)點(diǎn)對(duì)自己應(yīng)答的數(shù)量計(jì)算本詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)的額外度，作為轉(zhuǎn)發(fā)仲裁的依據(jù)；三、每個(gè)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)都等待一段時(shí)間T2,，看是否有其它節(jié)點(diǎn)擁有比自己更大的額外度，當(dāng)某車(chē)輛節(jié)點(diǎn)的時(shí)間 T2到且收到的額外度聲明都比自己的額外度小，該車(chē)輛節(jié)點(diǎn)都會(huì)開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)仲裁過(guò)程，聲明本節(jié)點(diǎn)的額外度，并等待；四、收到此聲明的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)提取聲明中的額外度與自己的額外度進(jìn)行比較，若聲明節(jié)點(diǎn)所聲明的額外度大，則本節(jié)點(diǎn)不參與轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息，否則聲明本節(jié)點(diǎn)的額外度；五、已發(fā)出聲明的節(jié)點(diǎn)在等待時(shí)間T2內(nèi)若收到其它聲明也進(jìn)行比較，若自己的額外度大則繼續(xù)等待，否則放棄轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息；六、聲明的節(jié)點(diǎn)在等待時(shí)間1到后仍收不到比
4自己大的額外度聲明，則此節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息。本發(fā)明的通信協(xié)議原理如下(一 )相關(guān)定義與假設(shè)條件定義1 將第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的一跳(即發(fā)出或轉(zhuǎn)發(fā)一次廣播消息)鄰節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)稱為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)度，記作屯。定義2 若節(jié)點(diǎn)i與j互為鄰節(jié)點(diǎn)，二者存在共同覆蓋區(qū)域，并可能有共同的鄰居。 若節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)j的廣播數(shù)據(jù)包，則稱未被節(jié)點(diǎn)j覆蓋到的節(jié)點(diǎn)i的鄰居個(gè)數(shù)為節(jié)點(diǎn)i 對(duì)節(jié)點(diǎn)j的額外度，記作Adijtl額外度可以體現(xiàn)出節(jié)點(diǎn)在廣播時(shí)的新覆蓋范圍。本發(fā)明方法的假設(shè)條件為(I)VANET中所有車(chē)輛節(jié)點(diǎn)都沿道路分布(即只考慮行駛在道路上的節(jié)點(diǎn))，而且只考慮沿道路方向傳輸?shù)膹V播信息。(2)節(jié)點(diǎn)密度是變化的，但網(wǎng)絡(luò)始終是連通的，即網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有孤立節(jié)點(diǎn)且不分段。( 二)協(xié)議中數(shù)據(jù)包的分類(lèi)在本發(fā)明的協(xié)議中，為完成按需廣播中的詢問(wèn)、聲明等過(guò)程，設(shè)計(jì)了四種數(shù)據(jù)包， 具體如下(1)廣播數(shù)據(jù)包(Broadcast Data Packet, DP)指承載著實(shí)際廣播消息內(nèi)容的數(shù)據(jù)包，由包頭和數(shù)據(jù)區(qū)組成，在包頭中定義包ID、 發(fā)起節(jié)點(diǎn)ID和包生成時(shí)間等信息。(2)詢問(wèn)包 inquiring Packet, QP)節(jié)點(diǎn)收到廣播數(shù)據(jù)包后用以向其鄰居詢問(wèn)是否收到過(guò)該DP包，從而獲取本節(jié)點(diǎn)額外度。其內(nèi)容包括廣播數(shù)據(jù)包的ID和詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)的ID。(3)應(yīng)答包(Responding Packet, RP)收到QP的節(jié)點(diǎn)若未收到所詢問(wèn)的廣播包，則向詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)發(fā)此包應(yīng)答，詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)收到應(yīng)答包的數(shù)量計(jì)算額外度。(4)聲明包(Announcing Packet, AP)節(jié)點(diǎn)在認(rèn)為自己具有大額外度時(shí)發(fā)此包向其鄰居聲明自己的額外度。同時(shí)，在收到其它節(jié)點(diǎn)AP時(shí)，若自己具有更大的額外度，也發(fā)此包表示異議。其內(nèi)容包括本節(jié)點(diǎn)ID和本節(jié)點(diǎn)額外度。源節(jié)點(diǎn)根據(jù)應(yīng)用需要發(fā)起廣播，每個(gè)節(jié)點(diǎn)收到廣播包后執(zhí)行如下過(guò)程，S1 節(jié)點(diǎn)收到其它車(chē)輛發(fā)出的信息后首先識(shí)別包類(lèi)型，看是DP還是QP，若收到QP 則執(zhí)行S2，若為DP則執(zhí)行S2 提取QP中的廣播包ID，查詢自己是否已經(jīng)接收過(guò)此DP，若未接收過(guò)，則向詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)發(fā)RP應(yīng)答，否則不做操作，之后掛起等待新的信息；S3:將收到的數(shù)據(jù)包ID寫(xiě)入詢問(wèn)包并向其鄰居廣播，詢問(wèn)其鄰居是否收到過(guò)此 DP，然后執(zhí)行、；S4 等待T1時(shí)間來(lái)收集鄰節(jié)點(diǎn)應(yīng)答的RP，時(shí)間到計(jì)算收到RP的數(shù)量，即得到該節(jié)點(diǎn)i對(duì)上一節(jié)點(diǎn)j的額外度Δ Clij,而后執(zhí)行& ；S5 等待時(shí)間T2,用以監(jiān)聽(tīng)其它節(jié)點(diǎn)的聲明包，若收到AP執(zhí)行S6,時(shí)間到執(zhí)行S7。此時(shí)間T2為了減少聲明次數(shù)設(shè)計(jì)，其長(zhǎng)短關(guān)系到算法的執(zhí)行效率，具體設(shè)定在后文詳述；
S6 提取AP中的額外度，與本節(jié)點(diǎn)的額外度進(jìn)行比較，若本節(jié)點(diǎn)的額外度大，則執(zhí)行S7，否則執(zhí)行Sltl ；S7 若本節(jié)點(diǎn)已聲明過(guò)，則執(zhí)行S8繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)異議聲明直到T3時(shí)間到，若未聲明過(guò)， 則發(fā)AP聲明自己的額外度，然后執(zhí)行S8 ；S8 監(jiān)聽(tīng)信道1~3時(shí)間(1~3為等待其它節(jié)點(diǎn)發(fā)出異議的聲明時(shí)間，若本節(jié)點(diǎn)已經(jīng)進(jìn)入過(guò)此等待階段，則繼續(xù)計(jì)時(shí)，直到T3時(shí)間到)，若監(jiān)聽(tīng)到其它聲明，則執(zhí)行S6，若T3時(shí)間到， 則執(zhí)行S9 ；S9 本節(jié)點(diǎn)為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)此DP ；S10 本節(jié)點(diǎn)不做轉(zhuǎn)發(fā)，保存該DP后退出。(三)協(xié)議中幾個(gè)關(guān)鍵時(shí)間的分析與確定本發(fā)明協(xié)議的執(zhí)行過(guò)程中，存在三個(gè)等待時(shí)間I\、T2*T3，其中T1為節(jié)點(diǎn)發(fā)出QP后等待應(yīng)答收集額外度的時(shí)間，T2是為減少異議聲明，使具有不同額外度的節(jié)點(diǎn)在發(fā)AP前等待的時(shí)間，T3為節(jié)點(diǎn)聲明后等待異議聲明的時(shí)間，這三個(gè)時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響協(xié)議的性能。首先設(shè)Tmax為數(shù)據(jù)包傳輸?shù)娇赡茏钸h(yuǎn)鄰節(jié)點(diǎn)的時(shí)延，即從發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)叫盘?hào)覆蓋邊緣的傳輸時(shí)延，Tmax = Rt/Vt，其中為信號(hào)傳輸半徑，Vt為信號(hào)傳播速度。T1時(shí)間為節(jié)點(diǎn)在詢問(wèn)后收集RP的時(shí)間，其時(shí)長(zhǎng)應(yīng)能保證詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)所發(fā)QP能夠傳到其所有鄰居，且所有應(yīng)答節(jié)點(diǎn)發(fā)送的RP都能傳回詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)被其收集到。所以，令1\ = 2Tmax。T3設(shè)定與T1同理， 需要保證節(jié)點(diǎn)在聲明后，其AP能傳給最遠(yuǎn)的鄰居，且若最遠(yuǎn)的鄰居具有更大的額外度時(shí)， 其異議AP能傳回本節(jié)點(diǎn)，所以也令T3 = 2Tmax。本協(xié)議中采用的仲裁機(jī)制要求有高額外度的節(jié)點(diǎn)在收到比自己額外度小的AP后通過(guò)新聲明來(lái)告知前一個(gè)聲明節(jié)點(diǎn)自己具有更大額外度，更適合作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，在此將其稱為異議聲明。此時(shí)，若可能具有較小額外度的節(jié)點(diǎn)先聲明，則會(huì)出現(xiàn)比較多的異議AP，增大網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)。最差情況是額外度最小的節(jié)點(diǎn)先聲明，次小的節(jié)點(diǎn)提出異議聲明，而后再稍大的節(jié)點(diǎn)繼續(xù)提出異議聲明，依此類(lèi)推，直到具有最大額外度節(jié)點(diǎn)聲明后再無(wú)異議聲明才轉(zhuǎn)發(fā)，這樣引起不斷聲明的連鎖反應(yīng)，大大降低了傳輸效率。所以應(yīng)力求讓具有最大額外度可能的節(jié)點(diǎn)先聲明，以減少異議聲明的次數(shù)。由于VANET 中節(jié)點(diǎn)延道路呈帶狀分布，在實(shí)際廣播中往往越先收到廣播數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)可能具有的額外度越小，而距離發(fā)送節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)更可能覆蓋到更多的新節(jié)點(diǎn)。因此，設(shè)計(jì)等待時(shí)間T2來(lái)使具有大額外度可能的節(jié)點(diǎn)先聲明。同時(shí)，T2等待時(shí)間的設(shè)定還應(yīng)保證具有較小額外度可能的節(jié)點(diǎn)在聲明應(yīng)能先收到較大的額外度聲明，所以令T2 = 2 (Tmax-T1)(3-1)式中T1——節(jié)點(diǎn)與上一轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的端到端時(shí)延，即從上一轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)出DP到節(jié)點(diǎn)收到該DP所用的時(shí)間。圖1所描述的是一個(gè)極限狀態(tài)，其中車(chē)輛s為源節(jié)點(diǎn)或上一轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，車(chē)輛a是車(chē)輛s最近的鄰居，而車(chē)輛b則是車(chē)輛s最遠(yuǎn)的鄰居，此時(shí)可近似認(rèn)為T(mén)as = 0而Tbs = Tmax， 車(chē)輛a和b分別執(zhí)行協(xié)議，仲裁過(guò)程如下圖2所示t0時(shí)刻節(jié)點(diǎn)a收到節(jié)點(diǎn)s廣播的DP后，向其鄰居發(fā)送QP詢問(wèn)其鄰居是否收到此 DP，然后等待Tal時(shí)間來(lái)收集RP，以計(jì)算額外度，其中Tal = 2Tmax ；、時(shí)刻節(jié)點(diǎn)b收到DP，向其鄰居發(fā)QP詢問(wèn)是否是新覆蓋節(jié)點(diǎn)，然后等待時(shí)間Tbl， T = 9T ·
1bl ^ 1 max ‘
t2時(shí)刻節(jié)點(diǎn)a等待Tal時(shí)間到，通過(guò)計(jì)算收集到的RP數(shù)量，節(jié)點(diǎn)a得到自己對(duì)節(jié)點(diǎn)s的額外度Δ das，然后開(kāi)始等待Ta2時(shí)間；t3時(shí)刻節(jié)點(diǎn)b等待Tbl時(shí)間到，得到自己對(duì)節(jié)點(diǎn)s的額外度Δ dbs，然后節(jié)點(diǎn)b開(kāi)始等待Tb2時(shí)間，根據(jù)式(3-1)可計(jì)算出Ta2 = 2T-，而Tbs = 0，所以節(jié)點(diǎn)b發(fā)AP聲明自己的額外度Δ dbs，并開(kāi)始等待Tb3時(shí)間；t4時(shí)刻=Ta2時(shí)間到，節(jié)點(diǎn)a發(fā)AP聲明自己的額外度，同時(shí)收到節(jié)點(diǎn)b的AP,經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)Adbs> Adas，所以節(jié)點(diǎn)a放棄轉(zhuǎn)發(fā)，此時(shí)若節(jié)點(diǎn)a在聲明前先收到b的AP，則不聲明，直接放棄轉(zhuǎn)發(fā)；t5時(shí)亥Ij :Tb3時(shí)間到，節(jié)點(diǎn)b未收到比Adbs大的額外度，節(jié)點(diǎn)b轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)s廣播的 DP。
具體實(shí)施方式
二 在VANET網(wǎng)絡(luò)有時(shí)會(huì)因?yàn)檐?chē)輛本身的原因造成節(jié)點(diǎn)無(wú)法通信， 或因?yàn)榻ㄖ镎趽跏构?jié)點(diǎn)間的通信鏈路臨時(shí)失效。為了減小節(jié)點(diǎn)和鏈路故障對(duì)協(xié)議廣播效果的影響，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了增強(qiáng)可靠性的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，通過(guò)選擇冗余轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)來(lái)容忍關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)失效和關(guān)鍵鏈路故障對(duì)信息傳輸?shù)挠绊?，可靠性參?shù)用來(lái)決定每次參與轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)數(shù)的參數(shù)。該參數(shù)由源節(jié)點(diǎn)根據(jù)傳輸信息的重要程度設(shè)定，并隨廣播包傳輸。記作RL。在每一跳根據(jù)源節(jié)點(diǎn)設(shè)定的RL選擇冗余轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，以便在選舉出的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)或其鏈路臨時(shí)失效時(shí)仍有備份節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。然而，在廣播通信中，每多一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)都會(huì)帶來(lái)大量的額外通信開(kāi)銷(xiāo)，為了以盡量少的額外開(kāi)銷(xiāo)取得可靠性的增強(qiáng)，本實(shí)施方式中的可靠性參數(shù)被設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的，即由源節(jié)點(diǎn)根據(jù)具體應(yīng)用所傳輸信息的重要程度適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，以此方法為冗余通信付出合適的額外開(kāi)銷(xiāo)。執(zhí)行過(guò)程數(shù)據(jù)廣播由源節(jié)點(diǎn)發(fā)起，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)傳輸信息的重要程度設(shè)定可靠性參數(shù)RL并將其封裝在DP的包頭中。因此，每一跳將有RL(3至幻個(gè)節(jié)點(diǎn)參與轉(zhuǎn)發(fā)以保證轉(zhuǎn)發(fā)不受節(jié)點(diǎn)故障的影響，重要信息能夠被更可靠地廣播。每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)計(jì)數(shù)器NR，來(lái)計(jì)算具有比本節(jié)點(diǎn)大的AD的鄰居數(shù)，同時(shí)還要維護(hù)一個(gè)已接收DP的列表來(lái)保存已接收DP的ID。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在第一次收到一個(gè)DP時(shí)要初始化其N(xiāo)R = 0。對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)i，在收到廣播包后執(zhí)行如下過(guò)程，流程如圖3-4所示S1 節(jié)點(diǎn)收到其它車(chē)輛發(fā)出的信息后首先識(shí)別其是DP還是QP，若收到QP則執(zhí)行 S2，若為DP則執(zhí)行S2 提取QP中所詢問(wèn)的廣播包ID，查詢自己是否已經(jīng)接收過(guò)此DP，若未接收過(guò)，則向詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)發(fā)AP應(yīng)答，否則不做操作，之后掛起等待新的信息；S3 將收到的數(shù)據(jù)包ID寫(xiě)入詢問(wèn)包并向其鄰居廣播此QP詢問(wèn)其鄰居是否收到過(guò)此DP，然后執(zhí)行、；S4 等待T1時(shí)間來(lái)收集鄰節(jié)點(diǎn)應(yīng)答的AP，時(shí)間到計(jì)算收到AP的數(shù)量，即得到該節(jié)點(diǎn)i對(duì)上一節(jié)點(diǎn)j的額外度Δ Clij,而后執(zhí)行& ；S5 等待時(shí)間T2，用以監(jiān)聽(tīng)其它節(jié)點(diǎn)的聲明，若收到聲明執(zhí)行S6,時(shí)間到執(zhí)行S8, (時(shí)間T2的具體設(shè)定在后文詳述)；S6 提取AP中的額外度，與本節(jié)點(diǎn)的額外度進(jìn)行比較，若本節(jié)點(diǎn)的額外度大，則執(zhí)行S5,否則執(zhí)行S7 ；S7 計(jì)數(shù)器NR加1，然后執(zhí)行&繼續(xù)等待；若本節(jié)點(diǎn)已聲明過(guò)，則執(zhí)行S8繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)異議聲明直到T3時(shí)間到，若未聲明過(guò)，則發(fā) AP聲明自己的額外度，然后執(zhí)行S8 ；S8 比較本節(jié)點(diǎn)的NR和RL，如果NR < RL,則發(fā)AP聲明本節(jié)點(diǎn)的AD，然后執(zhí)行S9, 否則，執(zhí)行S14 ；S9 監(jiān)聽(tīng)信道T3時(shí)間，若監(jiān)聽(tīng)到其它聲明，則執(zhí)行Sltl，若T3時(shí)間到，則執(zhí)行S12 ；S10 與&相同，比較收到AD和自己的AD,若本節(jié)點(diǎn)AD大，執(zhí)行S9,否則執(zhí)行S11 ；S11 :NR 加 1，然后執(zhí)S12 比較本節(jié)點(diǎn)的NR和RL,如果NR > RL,執(zhí)行S13，否則，執(zhí)行S14 ；S13 存儲(chǔ)廣播信息并轉(zhuǎn)發(fā)此DP ；S14 本節(jié)點(diǎn)不做轉(zhuǎn)發(fā)，保存該DP后退出。
權(quán)利要求
1.基于額外度的VANET廣播方法，其特征在于它包括下述步驟一、作為源節(jié)點(diǎn)的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)發(fā)出廣播消息；二、每個(gè)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)在第一次收到這條廣播消息后會(huì)詢問(wèn)其鄰節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)收到此條廣播消息，詢問(wèn)發(fā)出后等待鄰節(jié)點(diǎn)應(yīng)答的時(shí)間為T(mén)1，未收到過(guò)這條廣播消息的鄰節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為是新覆蓋節(jié)點(diǎn)，詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)新覆蓋節(jié)點(diǎn)對(duì)自己應(yīng)答的數(shù)量計(jì)算本詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)的額外度；三、每個(gè)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)都等待一段時(shí)間T2,，看是否有其它節(jié)點(diǎn)擁有比自己更大的額外度，當(dāng)某車(chē)輛節(jié)點(diǎn)的時(shí)間T2到且收到的額外度聲明都比自己的額外度小，該車(chē)輛節(jié)點(diǎn)都會(huì)開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)仲裁過(guò)程，聲明本節(jié)點(diǎn)的額外度，并等待；四、收到此聲明的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)提取聲明中的額外度與自己的額外度進(jìn)行比較，若聲明節(jié)點(diǎn)所聲明的額外度大，則本節(jié)點(diǎn)不參與轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息，否則發(fā)出比較結(jié)果聲明，聲明本節(jié)點(diǎn)的額外度；五、已發(fā)出聲明的節(jié)點(diǎn)在等待時(shí)間T2內(nèi)若收到其它聲明也進(jìn)行比較，若自己的額外度大則繼續(xù)等待，否則放棄轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息；六、發(fā)出比較結(jié)果聲明的節(jié)點(diǎn)在等待時(shí)間T3到后仍收不到比自己大的額外度聲明，則此節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于額外度的VANET廣播方法，其特征在于T1= 2Tmax，T3 = 2Tmax，Tfflax為數(shù)據(jù)包從發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)叫盘?hào)覆蓋邊緣的傳輸時(shí)延，Tfflax = I t/Vt，其中Rt為信號(hào)傳輸半徑，Vt為信號(hào)傳播速度，T2 = 2 (Tmax-T1)(3-1)式中T1——從上一轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)出廣播數(shù)據(jù)包到節(jié)點(diǎn)收到該廣播數(shù)據(jù)包所用的時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于額外度的VANET廣播方法，其特征在于源節(jié)點(diǎn)根據(jù)傳輸信息的重要程度設(shè)定可靠性參數(shù)RL并將其封裝在廣播數(shù)據(jù)包的包頭中，每一跳將有RL個(gè)節(jié)點(diǎn)參與轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于額外度的VANET廣播方法，其特征在于RL的數(shù)目為3至 5個(gè)。
全文摘要
基于額外度的VANET廣播方法，本發(fā)明涉及車(chē)載無(wú)線自組網(wǎng)的廣播通信方法。它解決了基于固定門(mén)限值的車(chē)載無(wú)線自組網(wǎng)廣播通信方法在密度頻繁發(fā)生變化時(shí)無(wú)法滿足應(yīng)用需求的問(wèn)題。它包括下述步驟源節(jié)點(diǎn)發(fā)出廣播消息；每個(gè)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)在第一次收到這條廣播消息后會(huì)詢問(wèn)其鄰節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)收到，根據(jù)應(yīng)答計(jì)算本詢問(wèn)節(jié)點(diǎn)的額外度；額外度超過(guò)閾值的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)聲明本節(jié)點(diǎn)的額外度；收到此聲明的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)提取聲明中的額外度與自己的額外度進(jìn)行比較，若聲明節(jié)點(diǎn)所聲明的額外度大，則本節(jié)點(diǎn)不參與轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息，否則發(fā)出比較結(jié)果聲明，聲明本節(jié)點(diǎn)的額外度；發(fā)出比較結(jié)果聲明的節(jié)點(diǎn)仍收不到比自己大的額外度聲明，則此節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息。
文檔編號(hào)H04W4/06GK102307332SQ20111024349
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者付忠傳, 劉永文, 周連科, 崔剛, 張必英, 張策, 暴建民, 朱東杰, 王秀峰, 莫毓昌 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)