[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

一種車聯網中的安全消息單跳協作廣播方法，屬于車載無線通信領域。提供在保證安全消息時延的前提下提高消息的接收成功率的車聯網中的安全消息單跳協作廣播方法。建立鄰居信道質量表；初始化廣播；選擇協作節點；協作重廣播；首先對每輛車建立起自己的鄰居信道質量表，實時記錄自己和每個鄰居節點的信道情況；其次，進行初始化廣播，當車輛遇到緊急情況時，便在自己的時隙中將安全消息廣播出去；然后，進行協作節點選擇，源節點根據各備選協作節點發送協作應答消息的快慢選擇最優的協作節點；最后，進行協作重傳，被選中的協作節點和源節點一起在源節點的時隙內重傳數據包。

技術領域

本發明屬于車載無線通信領域，尤其是涉及一種車聯網中的安全消息單跳協作廣播方法。

背景技術

隨著經濟和社會的發展，車輛已經成為人們生活密不可分的一個重要組成部分。但是，車輛在帶給人們便利的同時，也帶來了交通事故、道路擁堵、能源浪費和環境污染等頑疾。據不完全統計，全世界每年大約有120萬人死于交通事故，超過2000萬人受傷，造成的直接經濟損失超過5萬億美元。為了解決上述問題，車聯網便應運而生了。車聯網通過無線通信技術實現車與車、車與道路設施、車與人等交通參與實體之間的相互通信和信息共享，達到減少交通事故、緩解道路擁堵和減輕環境污染等目的，已經成為國內外各高校、研究機構和車輛制造商共同關注的研究熱點之一。

車聯網可以支持多種不同種類的業務。總體而言，這些業務可以分為以下三類：安全相關的應用(如：變道輔助、碰撞預警和盲區警報等)、交通管理相關的應用(如：自動收費、交通狀況采集和十字路口管理等)和娛樂相關的應用(如：游戲、Email和Internet接入等)。其中，與安全相關的應用通過安全消息的采集、傳播與共享，到達預知和規避危險，提高行車安全的目的，是車聯網中最重要也是最具特色的一類應用，是發展車聯網的初衷所在。與其它消息不同，安全消息具有很強的突發性，并且對傳輸的時延和可靠性均有著嚴格的要求。另外，大部分的安全消息都是依靠廣播的方式傳遞到目標區域中的各個車輛節點。因此，可靠而及時的安全消息廣播方法是車聯網的關鍵技術之一。

Q.Xu,T.Mak,J.Ko,R.Sengupta等人在文獻“Vehicle-to-Vehicle SafetyMessaging in DSRC”中，提出了一種基于重傳的安全消息廣播方法。該方法將消息的生命周期分成n個時隙，源節點以固定或者隨機的方式從中挑選出k個時隙重復廣播。這將增加目的節點接收數據包的機會，從而提高了接收成功率。但是，如果相鄰的兩個節點在同一時刻進行廣播，就會造成碰撞，并且這種模式仍然存在著冗余廣播，影響了協議的性能。為了減少碰撞的發生，H.Alshaer,E.Horlait等人在文獻“An optimized adaptive broadcastscheme for inter-vehiclecommunication”中，提出了一種自適應的重廣播算法，節點可以根據它周圍兩跳鄰居的數量決定執行重廣播的概率。另外K.Tang,M.Gerla等人在文獻“MAC Reliable Broadcast in Ad Hoc Networks”中，將廣播傳輸分解成多個單播傳輸。對每一個單播傳輸，源節點都使用RTS/CTS/DATA/ACK模式進行處理，以保證目的節點成功接收該數據包。但是，這種方法大大增加了協議的信令開銷和冗余數據傳輸。為了克服這些弱點，M.T.Sun,L.Huang,A.Arora,T.H.Lai等人在文獻“Reliable MAC Layer Multicast inIEEE 802.11Wireless Networks”中提出了一種多播協議。首先，源節點用RTS/CTS和每一個目的節點聯系；然后，發送一次數據包；最后，再用RAK(Request for ACK)包從每個目的節點收集ACK包。綜上所述，現有的基于重傳或者回傳確認機制的廣播方法都是通過源節點自身多次重廣播數據包的方法來提高接收成功率，這些方法無法很好地對抗由于無線信道衰落引起的接收失敗。因此，研究一種可以對抗無線信道衰落的單跳廣播方法成為車聯網中安全消息可靠傳輸的當務之急。

發明內容