[發(fā)明專利]基于分布式擁塞控制策略的車(chē)聯(lián)網(wǎng)跨層機(jī)會(huì)路由方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710401241.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107171965B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡斌杰;張?zhí)?/a>;杜佳媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/761
• 分類號(hào): H04L12/761;H04L12/801;H04L12/803;H04W4/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發(fā)明公開(kāi)一種基于分布式擁塞控制策略的車(chē)聯(lián)網(wǎng)跨層機(jī)會(huì)路由方法，包括：設(shè)計(jì)多態(tài)分布式擁塞控制狀態(tài)機(jī)；每輛車(chē)記錄當(dāng)前狀態(tài)值s，以1s的時(shí)間間隔周期統(tǒng)計(jì)介質(zhì)訪問(wèn)控制層信道負(fù)載CL及其所有鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)均值A(chǔ)S；車(chē)輛節(jié)點(diǎn)結(jié)合CL統(tǒng)計(jì)值與預(yù)設(shè)閾值的關(guān)系、s與AS的關(guān)系自適應(yīng)調(diào)整當(dāng)前狀態(tài)機(jī)，從而控制協(xié)同感知信息CAM和路由消息的發(fā)射功率、發(fā)射數(shù)據(jù)速率和接收靈敏度，自適應(yīng)調(diào)整CAM和路由消息的通信范圍；車(chē)輛節(jié)點(diǎn)利用CAM實(shí)時(shí)更新鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息，根據(jù)自身、鄰居節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)三者的位置關(guān)系對(duì)路由消息選擇貪婪轉(zhuǎn)發(fā)或者機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明能有效緩解信道擁塞，在不同交通密度情況下，實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)安全信息的公平性和可靠性傳輸，提高了路由消息投遞率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及基于分布式擁塞控制策略的車(chē)聯(lián)網(wǎng)跨層機(jī)會(huì)路由方法，可用于車(chē)聯(lián)網(wǎng)安全信息的公平可靠性傳輸和車(chē)聯(lián)網(wǎng)路由協(xié)議擁塞控制。

背景技術(shù)

車(chē)聯(lián)網(wǎng)由于能夠?qū)崟r(shí)感知周?chē)慕煌ōh(huán)境，實(shí)現(xiàn)車(chē)與周?chē)?chē)輛、道路設(shè)施和行人之間的實(shí)時(shí)信息交互，而成為智能交通和智能駕駛的重要組成部分。然而，受車(chē)輛節(jié)點(diǎn)高速移動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇焖僮兓纫蛩氐挠绊懀?chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)難以維持穩(wěn)定的通信鏈路。隨著車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)的不斷成熟，車(chē)載機(jī)會(huì)路由協(xié)議不斷發(fā)展，研究者基于地理位置信息等對(duì)車(chē)載機(jī)會(huì)路由協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)。車(chē)載機(jī)會(huì)路由協(xié)議性能依賴于底層協(xié)議(MAC層和PHY層)，路由決策取決于獲取的輔助信息。為了選擇合適的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)機(jī)和中繼節(jié)點(diǎn)，提高分組投遞率，各車(chē)輛節(jié)點(diǎn)間需要實(shí)時(shí)交互車(chē)輛狀態(tài)信息，由此易造成嚴(yán)重的通信負(fù)載。受無(wú)線信道資源的限制，車(chē)載機(jī)會(huì)路由協(xié)議設(shè)計(jì)必須考慮底層特點(diǎn)。然而，眾多研究都忽略了底層協(xié)議的限制，特別是在交通密度較大的城市場(chǎng)景中，目前已有的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)廣播周期安全信息基本都是盡最大能力地?cái)U(kuò)散消息，由于交通擁堵網(wǎng)絡(luò)擁塞，周期廣播安全信息易造成安全信息的長(zhǎng)時(shí)間隨機(jī)退避等待和分組丟棄，這對(duì)機(jī)會(huì)路由過(guò)程中中繼車(chē)輛節(jié)點(diǎn)和目的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息更新是很不利的，且實(shí)時(shí)性較差，易導(dǎo)致路由決策發(fā)生誤判。

作為第一個(gè)專門(mén)為在道路上通信而設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，IEEE 802.11p MAC的主要缺點(diǎn)是當(dāng)信道負(fù)載嚴(yán)重時(shí)性能較差，具有低可靠性、隱藏節(jié)點(diǎn)、無(wú)限時(shí)延和間歇V2I連通性等問(wèn)題。分布式擁塞控制方法可以增強(qiáng)IEEE 802.11p的MAC性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有車(chē)載機(jī)會(huì)路由協(xié)議和IEEE 802.11p MAC的缺點(diǎn)，提出一種基于分布式擁塞控制策略的車(chē)聯(lián)網(wǎng)跨層機(jī)會(huì)路由方法，以緩解信道擁塞，在不同交通密度情況下，實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)安全信息的可靠性傳輸，提高路由消息投遞率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：

(1)多態(tài)分布式擁塞控制狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)：多態(tài)分布式擁塞控制狀態(tài)機(jī)有八種狀態(tài)(s)，依次記為Relaxed(“0”)、Active(“1～6”)和Restrictive(“7”)，狀態(tài)取值為0～7，每個(gè)狀態(tài)對(duì)發(fā)射功率、發(fā)射數(shù)據(jù)速率和接收靈敏度進(jìn)行設(shè)置，狀態(tài)值越大，發(fā)射功率和接收靈敏度越低，發(fā)射數(shù)據(jù)速率越高；

(2)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)記錄當(dāng)前狀態(tài)值s(初始化為s＝0)，以1s的時(shí)間間隔周期統(tǒng)計(jì)介質(zhì)訪問(wèn)控制層(MAC層)信道負(fù)載CL(1s)及其所有鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)均值A(chǔ)S；

(3)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)根據(jù)CL(1s)、s和AS對(duì)狀態(tài)機(jī)進(jìn)行更新：

CL(s→s+1)表示從狀態(tài)s到狀態(tài)s+1轉(zhuǎn)換條件中的信道負(fù)載閾值，CL(s→s-1)表示從狀態(tài)s到狀態(tài)s-1轉(zhuǎn)換條件中的信道負(fù)載閾值，min(s,k)表示取s和k兩者的較小值，max(s,k)表示取s和k兩者的較大值，計(jì)數(shù)Time初始化為0；

3.1)狀態(tài)機(jī)初始化狀態(tài)為Relaxed(“0”)，計(jì)數(shù)Time初始化為0；

3.2)每秒觸發(fā)統(tǒng)計(jì)信道負(fù)載CL(1s)、狀態(tài)均值A(chǔ)S，記錄當(dāng)前狀態(tài)值s；