[發明專利]一種車聯網中的安全消息單跳協作廣播方法

有效

• 申請號: 201611190492.0
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106714115B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 楊帆;鄒賽;李王明卉;孫養龍;許樂;唐余亮
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H04W4/06
• 分類號: H04W4/06;H04W40/12;H04W40/22
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森;曾權

1.一種車聯網中的安全消息單跳協作廣播方法，其特征在于包括以下步驟：

1)建立鄰居信道質量表，具體方法為：

(1)在多車道的道路上，每輛車都被分配給唯一的ID，每輛車都有相同的通信半徑R_T，如果兩輛車之間的距離小于R_T，那么它們之間直接通信，互相稱為一跳鄰居節點或者鄰居節點；

(2)每輛車都裝有GPS信號接收器，在GPS時鐘信號的協助下，每輛車的系統時鐘都實現同步，信道被劃分為連續的時間幀，每個時間幀都包含有F個等長的時隙，每輛車在每幀中都被分配給固定的時隙，并在自己的時隙上接入信道；

(3)對于道路上的任意一個車輛節點a，當它所占用的時隙S_a到來時，如果有信息要發送，那么在該時隙中接入信道，將自己的信息發送出去；如果沒有信息要發送，那么也要在自己的時隙上發送一個空數據包，以便自己的鄰居節點偵聽到自己的存在，并測量它們之間的信道狀況，信道域用來發送自己與鄰居節點之間的信道質量信息，協作域用來發送與協作重廣播相關的信息，包括對安全消息接收結果的ACK信息、協作請求信息、協作應答信息和協作確認信息；

(4)道路上的任意車輛節點a都維護一個鄰居節點信道質量表T_a，該表中記錄了節點a與周圍鄰居節點的信道質量情況，當節點a接收到節點b發送過來的一個數據包后，a立即測量該數據包的接收功率，并在表T_a中更新對應項；等到自己的時隙S_a到來時，它便將T_a中的數據放在數據包的信道域中發送出去，由于所有的節點在每一幀內都會接入一次信道，發送自己的數據包，因此表T_a中的所有項目在每一幀內都會進行一次更新，以保證數據的實時性，則道路上的每個節點都知道自己與鄰居節點之間的實時信道狀況；

2)初始化廣播，具體方法如下：

(1)對于道路上的任意車輛a，若它在道路上行駛遇到緊急或者危險時，則車上相應的安全應用立即產生一條安全消息

(2)等到a所占用的時隙S_a到來時，它便將在該時隙中發送出去；

3)選擇協作節點，具體方法為：

(1)當發送出去后，a的鄰居節點中有的節點成功接收了該消息，有的節點則由于噪聲或者信道衰落原因沒有接收成功，沒有接收成功的節點稱為協作的目標節點，而已經接收成功的節點則稱為備選協作節點；

(2)對于a的任意一個鄰居節點b而言，如果它成功接收了數據包那么在自己的下一個數據包的協作域中增加一條對于接收成功的ACK消息，并在自己的時隙S_b到來時，將數據包發送出去；

(3)在a的所有鄰居節點中，所有成功接收數據包的節點，都在自己的下一個數據包中添加對的ACK消息，當a的下一個時隙到來之前，a便知道所有鄰居節點的接收情況；

(4)在時隙中，節點a將協作請求和協作目標節點們的ID:d₁,d₂,…,d_n、自己到協作目標節點的接收功率發送出去；

(5)對于任意的備選協作節點c，當它接收到節點a的協作請求和a到協作目標的接收功率后，立即計算自己參與協作后，所有協作目標節點的預期接收功率如果c參與協作使得所有協作目標節點的預期接收功率都大于接收門限值P_th，那么c立即計算自己參與協作的總體功率增益

(6)當c的下一個時隙到來時，不立即發送數據包，而是先開啟一個定時器，定時器的到期時間和總體功率增益成反比，表示為：

其中，P^MAX是本系統中節點接收到的最大功率，T^MIN是最短延遲時間，T^MAX是最長延遲時間；

(7)當定時器到期以后，備選協作節點立即發送自己的數據包，并在其中包含有協作應答信息，根據式(1)，備選協作節點的總體功率增益越大，發送延遲越短；當連續F-1個時隙之后，源節點接收到所有備選協作者的包含協作應答信息的數據包，然后，從中選出時延最小的節點作為協作節點；

4)協作重廣播，具體方法如下：

(1)當節點a下一個時隙再次到來時，節點a不立即發送數據包，而是首先發送協作確認消息，該消息包括選中的節點ID和開始重傳的時間；

(2)當備選節點收到協作確認消息之后，被選中的節點按照該消息中指明的時間執行協作重傳，而未被選中的節點則不做任何動作。