緩解車輛自組織網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及道路車輛通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種緩解車輛自組織網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴的方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 車輛自組織網(wǎng)絡(luò)(VANET)在5.9GHz頻段通過專用短程通信(DSRC)設(shè)備進(jìn)行智能通 信，以獲得與附近車輛進(jìn)行單跳或者多跳通信的能力。專用短程通信協(xié)議的MAC層協(xié)議是基 于IEEE802.1 la無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)的一個變種。
[0003] 車輛自組織網(wǎng)絡(luò)在多個方面與普通的移動自組織網(wǎng)絡(luò)不同。1，車輛自組網(wǎng)由大部 分是高移動性的節(jié)點(diǎn)組成，與在一個有界區(qū)域內(nèi)任意方向隨機(jī)移動不同，在車輛自組網(wǎng)中， 移動是沿著道路有限的方向集的，不同但相近的道路上行駛的車輛可以進(jìn)行相互的通信。 2,網(wǎng)絡(luò)形狀可以采用一維線（用于單車道的道路)或者一個線帶（用于多車道的道路)進(jìn)行 描述，優(yōu)于一個方塊或者環(huán)形來描述。3，大部分車輛自組網(wǎng)的應(yīng)用很大程度上依賴廣播來 傳播交通相關(guān)信息給一定區(qū)域范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。
[0004] 車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中的多跳應(yīng)用，以廣播的方式，用于發(fā)現(xiàn)附近的相鄰車輛，以及傳 播有用的交通信息給在一定區(qū)域范圍內(nèi)的車輛。然而，由于共享無線媒介，盲目地廣播包可 能導(dǎo)致相鄰節(jié)點(diǎn)間頻繁的競爭和碰撞，導(dǎo)致廣播風(fēng)暴。
[0005] 廣播風(fēng)暴導(dǎo)致嚴(yán)重的鏈路層競爭，包沖突，帶寬和處理能力的低效使用，以及由于 高競爭導(dǎo)致的業(yè)務(wù)中斷。一些路由協(xié)議防止網(wǎng)絡(luò)泛洪造成的廣播風(fēng)暴，比如:協(xié)議中規(guī)定了 擴(kuò)環(huán)搜索的使用，幫助控制廣播區(qū)域在幾跳之內(nèi)；節(jié)點(diǎn)可以緩存每一個路由入口一段更長 的時間，也可以代表目的進(jìn)行回復(fù)(免費(fèi)路由答復(fù))來加速發(fā)現(xiàn)進(jìn)程;節(jié)點(diǎn)在一個混合的模 式運(yùn)行動態(tài)源路由（DSR)，創(chuàng)建一個路由表以偵聽其它節(jié)點(diǎn)的會話。以上技術(shù)在抑制廣播冗 余的同時降低了網(wǎng)絡(luò)連接性，延長了路由發(fā)現(xiàn)進(jìn)程。移動自組網(wǎng)中的廣播風(fēng)暴最主要的缺 點(diǎn)是競爭延遲，延長路由獲取時間，中斷其它正在進(jìn)行的通信。
[0006] 車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中，廣播被用于傳播一定區(qū)域內(nèi)的交通相關(guān)的信息(例如，繞道的 路徑、事故警報、施工警告，如圖1)。這些信息并不像請求一個路由那樣對時間要求嚴(yán)格，交 通信息需要更長時間周期地保持在網(wǎng)絡(luò)中（例如幾個小時，甚至幾天）。路邊單元(RSU)廣播 交通信息就可以周期性地重復(fù)廣播以保持信息有效性。因此，如果道路上的交通密度和路 邊單元廣播消息的頻次較高，可能會產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，浪費(fèi)了帶寬和處理時長，增大了介質(zhì)接 入延時。雖然這意味著消息到達(dá)距離廣播單元幾跳之外的車輛需要增加一些時延，但從終 端用戶的角度看，這種延遲的增加是微不足道的。廣播風(fēng)暴在車輛自組網(wǎng)中最主要的影響， 并不是過多的跳數(shù)或者是長時間的延遲，因?yàn)樵谝粋€交通擁塞的場景，總的端到端的延遲 也不過比無交通擁塞多幾毫秒。如果廣播包并沒有攜帶緊急信息，對于司機(jī)來說這個時延 是可以忽略不計的。然而，廣播風(fēng)暴引發(fā)的高丟包率可能會使得其它緊急的安全消息丟失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為此，需要提供一種車輛自組網(wǎng)中抑制廣播冗余的路由協(xié)議來避免丟失重要信 息。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，發(fā)明人提供了一種緩解車輛自組織網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴的方法，包括 如下步驟，第一節(jié)點(diǎn)接收到來自上一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，判斷是否是第一次收到該數(shù)據(jù)包，如是 則計算分配的時隙，計算重發(fā)概率，在接收到數(shù)據(jù)包后經(jīng)過所述分配的時隙以重發(fā)概率重 播數(shù)據(jù)包，否則將數(shù)據(jù)包丟棄。
[0009] 進(jìn)一步地，通過確認(rèn)包身份標(biāo)識判斷是否第一次收到該數(shù)據(jù)包。
[0010] 優(yōu)選地，包括步驟，第一節(jié)點(diǎn)j接收到來自上一節(jié)點(diǎn)i的數(shù)據(jù)包，第一節(jié)點(diǎn)j判斷是 否是第一次收到該數(shù)據(jù)包，如是則以概率PU重播該包，否則將包丟棄；
[0011]
，Du為指定節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的距離，R為平均傳 輸范圍。
[0012] 具體地，還包括步驟，第一節(jié)點(diǎn)將接收到的數(shù)據(jù)包緩存預(yù)設(shè)的等待時間后重播數(shù) 據(jù)包。
[0013] 具體地，若第一節(jié)點(diǎn)在重發(fā)前的預(yù)設(shè)等待時間內(nèi)接收到多個來源的同一數(shù)據(jù)包， 分別計算轉(zhuǎn)發(fā)概率并以最低的轉(zhuǎn)發(fā)概率重播數(shù)據(jù)包。
[0014] 具體地，還包括步驟，若第一節(jié)點(diǎn)在重發(fā)前的預(yù)設(shè)等待時間內(nèi)未到其他來源的同 一數(shù)據(jù)包，則以概率1重播數(shù)據(jù)包。
[0015] 優(yōu)選地，判斷為是第一次收到該數(shù)據(jù)包后還包括步驟，計算分配的時隙判斷 在分配的時隙?內(nèi)是否收到過任何相同的數(shù)據(jù)包，未收到則以概率1重發(fā)該包，收到則將 包丟棄；
[0016] 其中7?.計算如下，7? = ? X τ
[0017] τ是轉(zhuǎn)發(fā)一跳延遲的估計值，包括介質(zhì)接入延遲和傳播延遲;是分配的時隙數(shù)， 計算如下：
[0019] Ns為交通密度函數(shù)。
[0020] 進(jìn)一步地，包括步驟，第一節(jié)點(diǎn)j接收到來自上一節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i的數(shù)據(jù)包，第一節(jié)點(diǎn)j 判斷是否是第一次收到該數(shù)據(jù)包，如否則丟棄數(shù)據(jù)包，如是則計算分配的時隙判斷在 分配的時隙7?內(nèi)是否收到過任何重復(fù)的數(shù)據(jù)包，未收到則以概率1重發(fā)該包，收到則將包 丟棄；
[0021] 其中7^.計算如下，7?二％ X T
[0022] τ是轉(zhuǎn)發(fā)一跳延遲的估計值，包括介質(zhì)接入延遲和傳播延遲;是分配的時隙數(shù)， 計算如下：
[0024] Ns為交通密度函數(shù)，Dij為指定節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的距離，R為平均傳輸范圍。
[0025] 優(yōu)選地，還包括步驟，使用包接收信號強(qiáng)度信息計算分配的時隙及計算重發(fā)概率。
[0026] -種緩解車輛自組織網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴的裝置，包括接收模塊、判斷模塊、時隙計算模 塊、概率計算模塊、發(fā)送模塊、刪除模塊，
[0027] 所述接收模塊用于接收到來自上一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包；
[0028] 所述判斷模塊用于判斷是否是第一次收到該數(shù)據(jù)包，并在判斷為否時使能刪除模 塊，在判斷為是時使能發(fā)送模塊；
[0029] 所述時隙計算模塊用于計算分配的時隙；
[0030] 所述概率計算模塊用于計算重發(fā)概率；
[0031] 所述發(fā)送模塊用于經(jīng)過所述分配的時隙以重發(fā)概率重播數(shù)據(jù)包；
[0032] 所述刪除模塊用于將數(shù)據(jù)包丟棄。
[0033] 具體地，所述判斷模塊用于通過確認(rèn)包身份標(biāo)識判斷是否第一次收到該數(shù)據(jù)包。
[0034] 優(yōu)選地，所述接收模塊用于通過第一節(jié)點(diǎn)j接收到來自上一節(jié)點(diǎn)i的數(shù)據(jù)包；
[0035] 所述判斷模塊用于通過第一節(jié)點(diǎn)j判斷是否是第一次收到該數(shù)據(jù)包，如是則使能 發(fā)送模塊，否則使能刪除模塊；
[0036] 所述發(fā)送模塊用于以重發(fā)概率Plj重播該包，
[0037]
，Dij為指定節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的距離，R為平均傳 輸范圍；
[0038]所述刪除模塊用于將包丟棄。
[0039] 進(jìn)一步地，還包括緩存模塊，所述緩存模塊用于將接收到的數(shù)據(jù)包緩存預(yù)設(shè)的等 待時間。
[0040] 具體地，所述概率計算模塊還用于在重發(fā)前的預(yù)設(shè)等待時間內(nèi)接收到多個來源的 同一數(shù)據(jù)包時分別計算轉(zhuǎn)發(fā)概率；
[0041 ]所述發(fā)送模塊還用于以最低的重發(fā)概率重播數(shù)據(jù)包。
[0042] 具體地，所述發(fā)送模塊還用于在重發(fā)前的預(yù)設(shè)等待時間內(nèi)未到其他來源的同一數(shù) 據(jù)包時，以概率1重播數(shù)據(jù)包。
[0043] 具體地，所述時隙計算模塊還用于在判斷為是第一次收到該數(shù)據(jù)包后計算分配的 時隙心,7 ;
[0044] 所述判斷模塊還用于判斷在分配的時隙內(nèi)是否收到過任何相同的數(shù)據(jù)包，未 收到則使能發(fā)送模塊，收到則使能刪除模塊；
[0045] 所述發(fā)送模塊還用于以概率1重發(fā)該包；
[0046] 所述刪除模塊用于將包丟棄；
[0048] τ是轉(zhuǎn)發(fā)一跳延遲的估計值，包括介質(zhì)接入延遲和傳播延遲;是分配的時隙數(shù)， 計算如下：
[0050] Ns為交通密度函數(shù)。
[0051 ]進(jìn)一步地，所述接收模塊用于通過第一節(jié)點(diǎn)j接收到來自上一節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i的數(shù)據(jù) 包，所述判斷模塊用于通過第一節(jié)點(diǎn)j判斷是否是第一次收到該數(shù)據(jù)包，如否則使能刪除模 塊，如是則使能計算模塊；
[0052] 所述計算模塊用于計算分配的時隙;
[0053] 所述判斷模塊還用于判斷在分配的時隙.內(nèi)是否收到過任何重復(fù)的數(shù)據(jù)包，未 收到則使能發(fā)送模塊，收到則使能刪除模塊；
[0054] 所述發(fā)送模塊還用于以概率1重發(fā)該包；
[0055] 所述刪除模塊用于將包丟棄；
[0056] 其中八"計算如下，二％ X T
[0057] τ是轉(zhuǎn)發(fā)一跳延遲的估計值，包括介質(zhì)接入延遲和傳播延遲;是分配的時隙數(shù)， 計算如下：
[0059] Ns為交通密度函數(shù)，Dij為指定節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的距離，R為平均傳輸范圍。
[0060]優(yōu)選地，所