一種基于802.11p與LTE/LTE-A的車聯(lián)網(wǎng)消息傳播方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于802.11p與LTE/LTE-A的車聯(lián)網(wǎng)消息傳播方法。

背景技術(shù)：
車載自組織網(wǎng)絡(luò)(VANET)，是一種自組織、結(jié)構(gòu)開放的車輛間通信網(wǎng)絡(luò)，是一種特殊的MANET(MobileAdhocNetworks，移動自組網(wǎng))，可以適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為道路車輛之間、車輛與路邊固定接入點之間提供通信。VANET在ITS(IntelligentTransportationSystem，智能交通系統(tǒng))中起著很重要的作用，其目標(biāo)是作為未來ITS的基礎(chǔ)部分，通過車與車、車與路邊節(jié)點的通信構(gòu)成統(tǒng)一的無線通信網(wǎng)絡(luò)，用于傳遞輔助駕駛或避免事故的實時信息，也可提供娛樂信息、Internet接入等數(shù)據(jù)服務(wù)。802.11p是一個從IEEE802.11a協(xié)議擴(kuò)充而來的通信協(xié)議，以支持高速移動環(huán)境下中車與車、車與路邊單元進(jìn)行通信。為了適應(yīng)高速移動環(huán)境下動態(tài)時變的快衰落信道以及信號的頻率選擇性衰落、多普勒頻移與多徑傳播造成嚴(yán)重的干擾，802.11p通過擴(kuò)大數(shù)據(jù)幀的保護(hù)間隔，使得能容納的均方根時延(RMS)更大，完全適合于高速移動環(huán)境下的通信應(yīng)用。802.11p的優(yōu)勢在于能夠降低部署成本，提高帶寬、實時收集交通信息等。但是，由于其有限的無線電范圍內(nèi)，沒有一個普遍的路邊通信基礎(chǔ)設(shè)施，802.11p只能提高間歇性和短暫的V2I連接。正是由于上述不足推動了LTE/LTE-A作為潛在的接入技術(shù)進(jìn)入車聯(lián)網(wǎng)。LTE(LongTermEvolution，長期演進(jìn))是由3GPP組織制定的UMTS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長期演進(jìn)。LTE系統(tǒng)引入了OFDM和多天線MIMO等關(guān)鍵傳輸技術(shù)，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率，其下行頻譜效率將提高3-4倍，上行2-3倍；峰值速率下行達(dá)到100Mbps，上行50Mbps。支持多種帶寬分配，頻譜分配更加靈活；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；提高小區(qū)容量；支持100km半徑的小區(qū)覆蓋；降低系統(tǒng)延遲，能夠為350km/h高速移動用戶提供大于100kbps的接入服務(wù)。LTE無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加扁平化，減小了系統(tǒng)時延，降低了建網(wǎng)成本和維護(hù)成本。在V2V(車對車，Vehicle-to-Vehicle)通信中，通過車輛間互相傳遞事故信息支持車輛防碰撞和道路安全是其最為重要的服務(wù)應(yīng)用之一。根據(jù)車輛跟馳模型可知在相對車輛密度較低的道路上存在著較大的網(wǎng)絡(luò)割裂可能，雖然目前VANET中有眾多路由機(jī)制支持短時間內(nèi)迅速組網(wǎng)并及時準(zhǔn)確地在車簇中傳遞事故信息的能力，但對于道路上出現(xiàn)事故后如何及時將事故信息傳播到因網(wǎng)絡(luò)割裂而存在于其他子網(wǎng)中的車輛的情況依舊無能為力。在智能交通迅速發(fā)展的今天，這是一個亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于802.11p與LTE/LTE-A的車聯(lián)網(wǎng)消息傳播方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種基于802.11p與LTE/LTE-A的車聯(lián)網(wǎng)消息傳播方法，其特征在于，車載終端的GPS信息采集模塊采集本車行駛速度、運行方向和位置信息，同一路段中相同行駛方向車輛的802.11p通信模塊與位于其有效通信范圍內(nèi)的802.11p通信模塊組成了自組織網(wǎng)絡(luò)，各個不同自組織網(wǎng)絡(luò)之間存在網(wǎng)絡(luò)割裂，自組織網(wǎng)絡(luò)中的車輛組成了車簇，每個車簇選出一個簇首，同一車簇內(nèi)的車輛使用802.11p通信模塊進(jìn)行消息廣播，簇首每隔預(yù)定的時間間隔將安全消息發(fā)送給LTE/LTE-A基站，LTE/LTE-A基站對其有效覆蓋范圍內(nèi)的所有道路建立初始道路表，當(dāng)LTE/LTE-A基站收到的車簇發(fā)送的安全消息后，通過安全消息中所包含的位置信息將車簇與道路進(jìn)行相關(guān)聯(lián)，得到車簇道路表，并實時動態(tài)更新；在緊急情況下，對于同一車簇內(nèi)的車輛使用802.11p通信模塊進(jìn)行消息廣播，并由簇首將消息發(fā)送給所在范圍的LTE/LTE-A基站；對于網(wǎng)絡(luò)割裂環(huán)境下的其他自組織網(wǎng)絡(luò)，LTE/LTE-A基站查詢動態(tài)車簇道路表采取不同轉(zhuǎn)發(fā)策略將安全消息發(fā)送給相關(guān)車簇的簇首，再由簇首通過802.11p通信模塊通知其車簇內(nèi)的車輛。當(dāng)?shù)谝卉嚧刂械哪骋卉囕v超出該車簇中任意一車輛802.11p通信模塊的有效通信范圍時，該車輛脫離第一車簇，并獨自成為第二車簇；當(dāng)該車輛又進(jìn)入第三車簇中任意一車輛802.11p通信模塊的有效通信范圍時，則第二車簇與第三車簇合并為一個車簇。當(dāng)兩個車簇相遇時，通過選舉算法合并為一個車簇。一個車簇有一個或者多個簇首候選車輛，每個車簇每隔一定時間通過將簇首候選車輛的LTE信號接收強(qiáng)度、802.11p無線范圍以及簇中相對位置作為參選因素，選出新的簇首；當(dāng)簇首離開車簇時，則立即選舉新的簇首。針對不同道路車輛密度情況采取不同轉(zhuǎn)發(fā)策略具體為，對于車輛密集地區(qū)，LTE/LTE-A基站只發(fā)送給其有效覆蓋范圍小區(qū)內(nèi)的相關(guān)車簇；對于車輛稀疏地區(qū)或者兩個LTE/LTE-A基站覆蓋范圍重合地區(qū)，LTE/LTE-A基站不僅將安全消息轉(zhuǎn)發(fā)給本小區(qū)相關(guān)車輛，并將信息向周邊LTE/LTE-A基站轉(zhuǎn)發(fā)，再由周邊LTE/LTE-A基站通知該周邊LTE/LTE-A基站有效覆蓋范圍小區(qū)內(nèi)的相關(guān)車簇，所述的車輛密集地區(qū)是指平均每兩百米路段上至少有一輛正在行駛的汽車，所述的車輛稀疏地區(qū)是指平均每兩百米路段上不足一輛正在行駛的汽車。所述的初始道路表包括道路的起始位置、起始位置的相關(guān)路段、結(jié)束位置及結(jié)束位置的相關(guān)路段，所述的車簇道路表在初始道路表的基礎(chǔ)上增加了每條道路上的車簇，每個車簇包含有車簇的唯一識別碼、車簇物理地址以及網(wǎng)絡(luò)地址。所述的車載終端上設(shè)置有GPS信息采集模塊、802.11p通信模塊以及LTE/LTE-A通信模塊，一條行車道路上布置了一個或多個LTE/LTE-A基站。所述的有效通信范圍為50～300米。所述的預(yù)定的時間間隔為3次/每秒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在緊急情況發(fā)生時，不僅可主動廣播信息，防止車輛追尾事故，而且針對不同道路車輛密度情況采取不同轉(zhuǎn)發(fā)策略，根據(jù)動態(tài)車簇道路表選取相關(guān)車簇簇首經(jīng)過LTE/LTE-A基站廣播信息，可有效避免事故后附近車輛突發(fā)性地大量占用LTE/LTE-A系統(tǒng)資源的情況發(fā)生，具有可實施性強(qiáng)、部署成本低等優(yōu)點。附圖說明圖1為實施例一中車輛進(jìn)入/離開車簇的示意圖；圖2為圖1情況下LTE/LTE-A基站建立的動態(tài)車簇道路表；圖3為實施例二中道路事故發(fā)生后消息傳播示意圖；圖4為實施例三中十字路口事故發(fā)生后消息傳播示意圖。圖中，M代表簇首，N代表簇首候選車輛，P代表802.11p有效通信范圍。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的使用范圍。實施例中采用的條件或限制可以根據(jù)具體實際情況作進(jìn)一步調(diào)整，未注明的條件通常為常規(guī)的情況。實施例一：如圖1所示，當(dāng)車輛A3正常行駛在道路上時，車載終端上GPS信息采集模塊實時地收集車輛運行過程中的方向以及位置信息，同時向周邊位于802.11p通信模塊有效通信范圍內(nèi)的車輛發(fā)送有自身相關(guān)信息的報文，包括位置、速度、LTE信號強(qiáng)度等。A1、A2在接收到該報文之后，發(fā)現(xiàn)與自身信息類似，則予以回復(fù)，而車輛C在接收到該報文后發(fā)現(xiàn)雙方行駛方向相反，不予理睬。收到A1、A2報文回復(fù)后，若A1、A2已經(jīng)形成車簇，則A3加入該車簇；若A1、A2雙方不在同一車簇，則A1、A2、A3形成同一車簇并建立臨時車輛自組織網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)建立之后，A1、A2、A3同時成為簇首候選車輛，通過相關(guān)VANET路由算法傳遞彼此的地理位置、LTE/LTE-A上下鏈路強(qiáng)度等信息，作為參選信息，通過一定選舉算法選擇出簇首，圖1中A2為該車簇簇首。此后，位于同一車簇的車輛定期進(jìn)行周期性的交流選出新的簇首。B1由于無法和其他車輛或者車簇通過802.11p通信模塊形成自組織網(wǎng)絡(luò)，其本身擔(dān)任簇首。作為簇首的A2與B1則擔(dān)負(fù)起了整個車簇與LTE/LTE-A基站eNodeB通信的責(zé)任。簇首與LTE/LTE-A網(wǎng)絡(luò)連接通信的方式與正常情況下移動終端與LTE/LTE-A網(wǎng)絡(luò)通信的方式相同。簇首以3次/每秒的時間間隔將安全消息發(fā)送給eNodeB，告知eNodeB該車簇具體位置信息。如圖2所示，LTE/LTE-A基站在系統(tǒng)初始化時對其覆蓋范圍內(nèi)即圖1中的所有道路進(jìn)行建表，表中的信息包括道路的起始位置及起始位置的相關(guān)路段，結(jié)束位置及結(jié)束位置的相關(guān)路段。值得注意的是，同一條道路由于行駛方向相反應(yīng)該將其看成兩條道路，如圖1中的X和Y。所謂起始位置的相關(guān)路段是指涌入該道路起始路口處連接的道路，而結(jié)束位置的相關(guān)路段是指離開該道路路口處連接的道路。當(dāng)eNodeB收到圖1中A、B、C三個車簇的安全信息后，將其添加至車簇道路表中，其中要注意的是A、B入表時應(yīng)根據(jù)相關(guān)位置進(jìn)行排序，這樣可保證eNodeB將安全信息進(jìn)行后向傳播，其中車簇信息應(yīng)該包含車簇的是唯一識別碼、車簇物理地址和網(wǎng)絡(luò)地址。實施例二：如圖3所示，當(dāng)車輛B2與B3在行駛過程中，由于某些原因產(chǎn)生追尾之后，相撞車輛立即采取緊急消息傳播，步驟如下：①事故車輛B2與B3在移動自組織網(wǎng)絡(luò)中通過802.11p通信模塊及相關(guān)路由機(jī)制立刻向周邊車輛傳遞緊急信息，收到該緊急安全信息的車輛再向其他車輛轉(zhuǎn)發(fā)，以事故車輛編號為依據(jù)，可避免自組織網(wǎng)絡(luò)洪泛問題的出現(xiàn)。收到安全信息的車輛在比較與事故車輛位置信息和行駛方向后采取不同的措施，如在圖3中車輛B4采取緊急制動，而車輛B1由于位于事故前方故只向駕駛員發(fā)出告警，并不采取任何強(qiáng)制行為。②作為發(fā)生事故車簇的簇首B6在采取相應(yīng)措施之后，通過LTE/LTE-A通信模塊向所在范圍內(nèi)的eNodeB發(fā)送緊急安全信息；若處在兩個eNodeB信號覆蓋范圍之間則向信號較強(qiáng)的基站發(fā)送信息。③eNodeB收到緊急安全信息之后，立刻查詢車簇道路表，按照一定策略將其轉(zhuǎn)發(fā)給事故發(fā)生道路上所有相關(guān)車簇的簇首，簇首在接收到上述信息之后，判斷事故發(fā)生地點的位置，若事故位置在本車簇的后方或在反向車道，則不予考慮。④若事故位置在本車簇車道的前方，則簇首(圖3中的A2)通過802.11p通信模塊發(fā)送給車簇內(nèi)的其他車輛，A1、A3收到前方安全緊急信息之后，立刻通知駕駛員。實施例三：如圖4所示，當(dāng)事故發(fā)生位置在十字路口附近時，eNodeB2的轉(zhuǎn)發(fā)策略應(yīng)該是將事故發(fā)生消息傳遞給四條道路上所有通向該路口的車簇A和Z。若eNodeB2無法將信息傳遞給十字路口所有車道的車簇，則將該信息傳遞給eNodeB1，由eNodeB1完成剩余事項。該處理方法同樣適用于當(dāng)事故發(fā)生在由兩個或者多個eNodeB覆蓋的長道路時。上述實例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，并不能以此限制此發(fā)明的保護(hù)范圍。凡是根據(jù)本發(fā)明想法所做的等效變換或是修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。