[發(fā)明專利]用于在自組織網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送消息的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410541283.0
• 申請(qǐng)日: 2014-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104469964A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R-T·圭娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 卡波施交通公司
• 主分類號(hào): H04W74/08
• 分類號(hào): H04W74/08;H04W84/18;H04J3/06
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 邊海梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于在具有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的異步自組織(ad?hoc)網(wǎng)絡(luò)中的消息的無(wú)線發(fā)送和接收方法，在該異步自組織網(wǎng)絡(luò)中，至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以預(yù)定的周期長(zhǎng)度周期性地發(fā)送消息。本發(fā)明還涉及一種用于該方法的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

背景技術(shù)

這種自組織網(wǎng)絡(luò)使用在例如車輛與車輛(V2V)或車輛到基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)通信中；這種網(wǎng)絡(luò)具有高度的靈活性，并且，由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的互相嚙合，這種網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)故障保護(hù)。然而，由于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)基于其自身的內(nèi)部定時(shí)來(lái)發(fā)起消息發(fā)送，因此，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)試圖同時(shí)發(fā)送消息時(shí)將會(huì)發(fā)生沖突。出于這個(gè)原因，用于沖突檢測(cè)(CD)和沖突避免(CA)的方法被標(biāo)準(zhǔn)化到具有載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA)的這種網(wǎng)絡(luò)中。然而，在大量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和/或消息的情況下，這些方法是不夠的，尤其是：隨著消息數(shù)量的增加，成功地發(fā)送消息的數(shù)量，并且因此，網(wǎng)絡(luò)效率降低。

從文獻(xiàn)中可以獲知用于抵消上述缺陷的各種改進(jìn)。在G.Bansal等所著的，“Cross-Validation?of?DSRC?Radio?Testbed?and?NS-2Simulation?Platform?for?Vehicular?Safety?Communications”(2011IEEE?Vehicular?Technology?Conference(VTC?fall))中，建議減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，或延長(zhǎng)周期性發(fā)送消息的周期長(zhǎng)度，從而減少?zèng)_突次數(shù)。作為其結(jié)果，自組織網(wǎng)絡(luò)的直接互連的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量減少了，但是，因此消息不再能夠直接發(fā)送(“單跳”)，而是必須通過(guò)多個(gè)中間網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)路由(“多跳”)，這進(jìn)一步提高了發(fā)送消息的總數(shù)；它的另一個(gè)結(jié)果是，信息的傳播速度降低，特別是重要消息的情況下，這是不希望的，所述重要消息例如是關(guān)于危險(xiǎn)情況或事故的消息。

相反，在S.Sundar等所著的，“Congestion?Control?for?Vehicular?Safety：Synchronous?and?Asynchronous?MAC?Algorithms”(VANET’12會(huì)議，2012年6月25日，英國(guó))中提議，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同步，這需要一個(gè)復(fù)雜的同步算法，該算法還必須處理在整個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò)中單個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的添加或刪除，并且在每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中需要一個(gè)GPS接收器的精確的、共同時(shí)間基準(zhǔn)。可以理解的是，這樣的方法僅當(dāng)自組織網(wǎng)絡(luò)中的所有參與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都無(wú)間隙的同步，也就是說(shuō)，當(dāng)自組織網(wǎng)絡(luò)完全被這樣的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)覆蓋時(shí)才會(huì)起作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是創(chuàng)建一種用于異步自組織網(wǎng)絡(luò)中的消息的無(wú)線發(fā)送和接收的方法和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，該方法和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使得即使在有大量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或消息的情況下也可以進(jìn)行有效的發(fā)送，而不需要要求同步的復(fù)雜性和完整實(shí)施。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，上述目標(biāo)通過(guò)以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方法用于在具有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的異步自組織網(wǎng)絡(luò)中的消息的無(wú)線發(fā)送和接收，在該異步自組織網(wǎng)絡(luò)中，至少一個(gè)第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以預(yù)定的周期長(zhǎng)度周期性地發(fā)送消息，所述方法被如下的步驟表征，這些步驟在第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中執(zhí)行：

定義至少兩個(gè)連續(xù)的時(shí)間間隔，其中這兩個(gè)時(shí)間間隔中的每一個(gè)都具有一個(gè)周期長(zhǎng)度，其中，第一時(shí)間間隔是在過(guò)去并且第二時(shí)間間隔是在未來(lái)，并且將時(shí)間間隔各自細(xì)分成至少兩個(gè)時(shí)隙；

基于在第一個(gè)時(shí)間間隔的每個(gè)時(shí)隙中接收到的一個(gè)或多個(gè)其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的消息的數(shù)量，為該時(shí)隙計(jì)算占用率；

識(shí)別具有最低占用率的時(shí)隙；并且

在第二時(shí)間間隔的與所識(shí)別的時(shí)隙相對(duì)應(yīng)的時(shí)隙中傳送至少一個(gè)消息。

本發(fā)明是基于這樣的發(fā)現(xiàn)，由于來(lái)自各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的消息一般而言以相同周期長(zhǎng)度周期性地發(fā)送——例如，根據(jù)ITS-G5或WAVE標(biāo)準(zhǔn)的普通認(rèn)識(shí)消息(CAM)或基本安全消息(BSM)通常每100毫秒到500毫秒被發(fā)送一次——二次沖突的高危險(xiǎn)生由其消息已先前相沖突的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在相同的周期長(zhǎng)度到期后同時(shí)進(jìn)行另一次嘗試發(fā)送引起。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法使用時(shí)隙進(jìn)行消息發(fā)送，所述時(shí)隙基于對(duì)過(guò)去的觀察，在未來(lái)極有可能是空閑的，從而防止與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的消息相沖突。發(fā)射功率和周期長(zhǎng)度保持不變，因此效率不會(huì)受到損害。由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)保持相互獨(dú)立，該方法能夠同樣有利地在自組織網(wǎng)絡(luò)中使用，在該自組織網(wǎng)絡(luò)中，所述方法由所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、一些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或沒(méi)有任伺其它的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來(lái)使用。在這種情況下，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行其自己的偽同步，無(wú)需自組織網(wǎng)絡(luò)的全部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜同步。