專利名稱：一種交通安全信息的多跳廣播方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉 及一種交通安全信息的多跳廣播方法。
背景技術(shù)：
目前，車輛自組織網(wǎng)(Vehicular Ad-Hoc Network, VANET)系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息承載平臺，它結(jié)合全球定位系統(tǒng)(GPS)、傳感器和無線通信等技術(shù)，通過車輛節(jié)點間以及路邊單元(Road Side Unit，RSU)之間信息的交互，可為人們的出行提供更安全、快捷和舒適的駕駛環(huán)境。VANET在碰撞預(yù)警、輔助駕駛、道路交通信息查詢、多媒體娛樂和Internet信息服務(wù)等方面具有良好的應(yīng)用前景，尤其在防碰撞預(yù)警方面的應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注。它具有傳統(tǒng)電子防撞系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點，通過車輛間的無線通信技術(shù)，將緊急預(yù)警等交通安全信息采用廣播的方式快速分發(fā)給周邊車輛，提醒駕駛者及時有效地采取相應(yīng)的回避措施，從而有效避免交通事故的發(fā)生。泛洪廣播作為最簡單的廣播算法，其基本思想是任何節(jié)點在收到新的廣播信息后均將其向傳輸范圍內(nèi)的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，同時丟棄已接收過的廣播信息，這種方式雖然可以盡力保證廣播的覆蓋范圍，但也會導(dǎo)致大量重復(fù)信息產(chǎn)生的冗余、競爭和碰撞，從而形成廣播風(fēng)暴。在泛洪廣播的基礎(chǔ)上，大多研究擬通過減少轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的數(shù)目來抑制廣播風(fēng)暴。按照轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點選擇方式的不同，可以分為基于概率的廣播、基于距離的廣播和基于計數(shù)的廣播等。這些方法大多是基于固定門限值，即通過將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的某個屬性與預(yù)先設(shè)定好的門限值進行比較，由此來決定是否轉(zhuǎn)發(fā)，這雖然能在一定程度上減少轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點數(shù)，但固定的門限值使得這些技術(shù)并不適用于快速動態(tài)變化的車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。以基于概率的廣播算法為例，其主要分為加權(quán)P-堅持、時隙I堅持和時隙P-堅持協(xié)議。在加權(quán)P-堅持算法中，節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)概率與其距離源節(jié)點的距離成正比，當(dāng)節(jié)點收到廣播信息后，立即或等待一定時隙后以概率P轉(zhuǎn)發(fā)信息，以概率I-P丟棄該信息。由于算法中轉(zhuǎn)發(fā)概率僅與取決于距離，與節(jié)點的局部密集程度無關(guān)，故在密集網(wǎng)絡(luò)中仍然存在嚴(yán)重相鄰節(jié)點間的競爭問題，以及稀疏網(wǎng)絡(luò)中信息丟失的問題?；跁r隙I堅持的算法則以與廣播節(jié)點的距離為權(quán)重因子，將一跳傳輸范圍劃分成不同的路段，為各路段設(shè)置不同的等待時隙，距離源節(jié)點越遠，等待時隙數(shù)越小，當(dāng)?shù)却龝r間減為零時，節(jié)點將以概率I轉(zhuǎn)發(fā)廣播信息。但是，由于同一路段中所有節(jié)點的等待時間相同，故在密集交通流狀態(tài)下，該算法會導(dǎo)致同一路段中的多節(jié)點間會存在嚴(yán)重的競爭問題，故又提出了基于時隙P堅持的算法以進一步減小碰撞概率。但是，由于同一路段的節(jié)點距離相近，故轉(zhuǎn)發(fā)概率P的差異性較小，不能保證同一時間內(nèi)存在唯一轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，同時概率的隨機性使得非最遠節(jié)點可能會提前轉(zhuǎn)發(fā)廣播信息，不能保證最遠節(jié)點優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)，增加VANET中緊急消息的傳輸時延，因此，基于隨機概率的抑制廣播風(fēng)暴的方案存在明顯的缺陷。上述現(xiàn)有技術(shù)中廣播算法的核心思想都是優(yōu)先選取一跳范圍內(nèi)的最遠節(jié)點進行轉(zhuǎn)發(fā)，這雖然可以在一定程度上減小轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)，降低傳輸時延，但由于多徑衰落、陰影效應(yīng)，高速移動節(jié)點的多普勒效應(yīng)以及建筑物的遮擋等對無線信道質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，加之VANET選用開放頻段，使得無線網(wǎng)絡(luò)的信息誤碼率較高，很難保證交通安全信息的廣播傳輸?shù)目煽啃浴?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種交通安全信息的多跳廣播方法，該方法同時兼顧了交通安全信息廣播的有效性和可靠性，在充分保障數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)可靠性的同時，進一步減小了同一路段多節(jié)點間的轉(zhuǎn)發(fā)碰撞問題，且無需依靠中心節(jié)點控制以及鄰居節(jié)點間交互信息，有效減小了系統(tǒng)開銷和實現(xiàn)復(fù)雜度，并減小了 MAC 層的鏈路負載和廣播時延，提高了 VANET系統(tǒng)交通安全信息廣播的可靠性。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種交通安全信息的多跳廣播方法，包括檢測到交通安全事件的車輛作為源節(jié)點立即廣播交通安全信息TSM ；接收到該交通安全信息的節(jié)點判斷是否收到過相同信息標(biāo)識MID的數(shù)據(jù)包，若已收到，則丟棄該交通安全信息；否則，所述該節(jié)點根據(jù)已知的訓(xùn)練序列估算自身的鏈路信噪比SINR，并將該自身的鏈路信噪比SINR與預(yù)設(shè)的鏈路信噪比下限進行比較；若該自身的鏈路信噪比SINR大于預(yù)設(shè)的信噪比下限，則所述節(jié)點結(jié)合自身GPS位置信息，計算其與所述源節(jié)點間的距離，以及在所述節(jié)點行駛方向上與所述節(jié)點相距最近的交叉路口中心的距離；所述節(jié)點從接收到的交通安全信息中提取轉(zhuǎn)發(fā)模式標(biāo)識位，若所述源節(jié)點設(shè)定的轉(zhuǎn)發(fā)模式標(biāo)識位顯示為直路場景，則所述節(jié)點根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種交通安全信息的多跳廣播方法，其特征在于， 檢測到交通安全事件的車輛作為源節(jié)點立即廣播交通安全信息TSM ； 接收到該交通安全信息的節(jié)點判斷是否收到過相同信息標(biāo)識MID的數(shù)據(jù)包，若已收至IJ，則丟棄該交通安全信息；否則，所述該節(jié)點根據(jù)已知的訓(xùn)練序列估算自身的鏈路信噪比SINR，并將該自身的鏈路信噪比SINR與預(yù)設(shè)的鏈路信噪比下限進行比較； 若該自身的鏈路信噪比SINR大于預(yù)設(shè)的信噪比下限，則所述節(jié)點結(jié)合自身GPS位置信息，計算其與所述源節(jié)點間的距離，以及在所述節(jié)點行駛方向上與所述節(jié)點相距最近的交叉路口中心的距離； 所述節(jié)點從接收到的交通安全信息中提取轉(zhuǎn)發(fā)模式標(biāo)識位，若所述源節(jié)點設(shè)定的轉(zhuǎn)發(fā)模式標(biāo)識位顯示為直路場景，則所述節(jié)點根據(jù)公式
2.如權(quán)利要求I所述的交通安全信息的多跳廣播方法，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)發(fā)所收到的交通安全信息之前，所述方法還包括 所述節(jié)點廣播請求轉(zhuǎn)發(fā)信息RTF包，向源節(jié)點請求轉(zhuǎn)發(fā)該交通安全信息，且若所述節(jié)點在等待時間tn退避過程中，收到其他鄰居節(jié)點廣播的RTF包，則凍結(jié)該節(jié)點的等待時間。
3.如權(quán)利要求2所述的交通安全信息的多跳廣播方法，其特征在于，所述方法還包括 當(dāng)所述源節(jié)點收到請求轉(zhuǎn)發(fā)信息RTF包后，讀取RTF包中所包含的信息標(biāo)識MID和道路標(biāo)識RID，若所述源節(jié)點未收到過相同MID的RTF包，則所述源節(jié)點將發(fā)送該RTF包的節(jié)點標(biāo)識ID封入準(zhǔn)許轉(zhuǎn)發(fā)信息ATF包，并廣播該ATF包以準(zhǔn)許該節(jié)點作為唯一的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點；若所述源節(jié)點已收到過相同MID的RTF包，則進一步判斷道路標(biāo)識RID是否相同，若不同，則廣播ATF包，否則不處理該RTF包； 所有收到ATF包的節(jié)點提取準(zhǔn)許轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的節(jié)點標(biāo)識ID，并判斷該節(jié)點標(biāo)識是否與自身的標(biāo)識ID相匹配，若匹配，則匹配的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)所收到的交通安全信息；若不匹配，則將所收到的交通安全信息丟棄。
4.如權(quán)利要求2所述的交通安全信息的多跳廣播方法，其特征在于，所述方法還包括 若所述節(jié)點已廣播了請求轉(zhuǎn)發(fā)信息RTF包，且在指定的時間內(nèi)未收到準(zhǔn)許轉(zhuǎn)發(fā)信息ATF包，則立即轉(zhuǎn)發(fā)該交通安全信息，以防止該交通安全信息丟失。
5.如權(quán)利要求I所述的交通安全信息的多跳廣播方法，其特征在于，所述方法還包括 當(dāng)接收到交通安全信息的節(jié)點自身的鏈路信噪比SINR小于預(yù)設(shè)的信噪比下限時，所述節(jié)點主動放棄轉(zhuǎn)發(fā)交通安全信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交通安全信息的多跳廣播方法。首先檢測到交通安全事件的車輛作為源節(jié)點廣播交通安全信息TSM；接收到TSM的節(jié)點通過與源節(jié)點的距離作為權(quán)重因子，計算本節(jié)點所在路段的基準(zhǔn)等待時隙Tn，并以鏈路質(zhì)量SINR估計值動態(tài)調(diào)整附加轉(zhuǎn)發(fā)等待時間δn，進而計算得到所述節(jié)點發(fā)送消息的等待時間tn；在等待時間tn退避為零時，立即廣播RTF，上一轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點收到RTF后，將確定唯一的中繼節(jié)點來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，所述節(jié)點收到RTF后將立即轉(zhuǎn)發(fā)所收到的交通安全信息。該方法結(jié)合鏈路質(zhì)量信息，在充分保障數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)可靠性的同時，進一步減小了同一路段多節(jié)點間的轉(zhuǎn)發(fā)碰撞問題，基于RTF/ATF的轉(zhuǎn)發(fā)確認(rèn)機制也有效地減小了MAC層的鏈路負載及數(shù)據(jù)冗余。
文檔編號H04W4/06GK102883274SQ20121032054
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者羅濤, 張磊, 劉瑞娜, 李劍峰, 郝建軍, 劉丹譜, 尹長川 申請人:北京郵電大學(xué)