[發明專利]一種高動態無線車載網絡中基于TDMA協議的移動預測方法

有效

• 申請號: 201510369006.0
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN105101262B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 黃家瑋;鐘少華;王建新
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W72/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種高動態無線車載網絡中基于TDMA協議的移動預測方法，在車輛節點轉發數據時，依據車輛運動方向、速度、地理位置信息，預測車輛節點一幀后的網絡拓撲，自適應地選擇更優的轉發節點。本發明可以最小化參與轉發節點數，減少轉發次數，避免過高的數據傳播延時，從而提高數據傳輸的整體性能。

技術領域

本發明涉及高動態無線車載網絡中基于TDMA協議的移動預測方法。

背景技術

車載無線網絡是傳統的移動自組織網絡(Mobile Ad Hoc Network，MANET)在交通道路上的應用，構成網絡的節點是在道路上行駛的汽車。由于汽車節點具有高速移動而軌跡規則的特點，車載無線網絡的拓撲結構變化頻繁，但又具有可預測性。在車載無線網絡中，緊急避險系統等應用對網絡服務時延和可靠性要求十分嚴格，要求消息能快速、高效地實現多跳廣播。目前，在車載無線網絡的高移動環境下，很多文獻在接入控制層對設計低延時、高可靠性的快速消息傳播機制進行了深入研究。

TDMA協議是把時間分割成周期性的幀，進而將幀再分割成若干個時隙并分配給每個節點。與采用隨機信道接入的IEEE 802.11p協議相比，TDMA協議通過時隙預約機制，不但能避免信道的沖突，提高了傳輸的可靠性；而且能保證嚴格的傳輸延時上限，減少了端到端傳輸跳數和傳輸延時。

ADHOC MAC協議是一種基于TDMA的車載無線自組網協議，采用了TDMA方式劃分無線信道，以及RR-ALOHA信道訪問機制。其中，節點在幀信息FI中記錄自己所觀察到的鄰居節點占用時隙的情況，并在所占用的時隙中周期性廣播FI信息。周期性廣播的FI幀信息使得每個節點能夠了解兩跳之內的時隙占用情況，從而使得一跳和兩跳節點之間都不會發生沖突。ADHOC MAC協議的問題在于采用隨機的方法來選擇轉發節點，無法依據實時的網絡拓撲結構來優化傳輸路由，可能不必要的增加轉發跳數，造成較大的傳輸延時。

VeMAC是一種基于TDMA的多信道車載無線網MAC協議。其中，每個車輛節點監聽控制信道獲取鄰居節點信息，并根據鄰居節點信息選擇距離當前轉發節點最遠的節點作為轉發節點。該轉發節點在一幀時間后，通過業務信道來轉發數據。VeMAC利用了多信道來協調發送時序，避免了信道的沖突，但同時需要硬件設備的支持，造成了較大的部署開銷。

發明內容

為了解決上述車載無線網轉發協議選取轉發節點時未考慮拓撲結構變化導致的傳輸延時和傳輸跳數過高等問題，本發明提供了一種高動態無線車載網絡中基于TDMA的移動預測方法。

本發明的技術方案包括以下步驟：

將高動態無線車載網絡的信道劃分時幀，該時幀包括控制幀和和業務幀，再分別將控制幀和業務幀劃分成若干個子時隙，將每輛車定義為一個節點，每個節點的處理流程如下：

步驟一：節點初始化；

步驟二：節點持續監聽信道至一個完整幀結束后選擇空的控制時隙作為其預約控制時隙i，選擇空的業務時隙作為其預約業務時隙j；

步驟三：判斷節點的當前時隙類型，如果是控制時隙則轉入步驟四；如果是業務時隙則轉入步驟五；

步驟四；如果當前時隙是預約控制時隙i，根據所有節點的當前經度坐標x、緯度坐標y、移動速度v和移動方向預測一幀后各節點與當前轉發節點標志位F為1的節點的距離d_SR，并將d_sr更新到節點集合Node中；同時，將節點的編號id、經度坐標x、緯度坐標y、移動速度v、移動方向所在路段編號road、預約的控制時隙i和預約的業務時隙編號j寫入控制包，并在發送該控制包后，進入下一時隙，轉入步驟三；如果當前時隙不是預約控制時隙i，則節點在該時隙接收控制包，依據該控制包更新節點集合Node的信息，進入下一時隙，并轉入步驟三；