[发明专利]一种车联网中的安全消息单跳协作广播方法

说明书

一种车联网中的安全消息单跳协作广播方法，属于车载无线通信领域。提供在保证安全消息时延的前提下提高消息的接收成功率的车联网中的安全消息单跳协作广播方法。建立邻居信道质量表；初始化广播；选择协作节点；协作重广播；首先对每辆车建立起自己的邻居信道质量表，实时记录自己和每个邻居节点的信道情况；其次，进行初始化广播，当车辆遇到紧急情况时，便在自己的时隙中将安全消息广播出去；然后，进行协作节点选择，源节点根据各备选协作节点发送协作应答消息的快慢选择最优的协作节点；最后，进行协作重传，被选中的协作节点和源节点一起在源节点的时隙内重传数据包。

技术领域

本发明属于车载无线通信领域，尤其是涉及一种车联网中的安全消息单跳协作广播方法。

背景技术

随着经济和社会的发展，车辆已经成为人们生活密不可分的一个重要组成部分。但是，车辆在带给人们便利的同时，也带来了交通事故、道路拥堵、能源浪费和环境污染等顽疾。据不完全统计，全世界每年大约有120万人死于交通事故，超过2000万人受伤，造成的直接经济损失超过5万亿美元。为了解决上述问题，车联网便应运而生了。车联网通过无线通信技术实现车与车、车与道路设施、车与人等交通参与实体之间的相互通信和信息共享，达到减少交通事故、缓解道路拥堵和减轻环境污染等目的，已经成为国内外各高校、研究机构和车辆制造商共同关注的研究热点之一。

车联网可以支持多种不同种类的业务。总体而言，这些业务可以分为以下三类：安全相关的应用(如：变道辅助、碰撞预警和盲区警报等)、交通管理相关的应用(如：自动收费、交通状况采集和十字路口管理等)和娱乐相关的应用(如：游戏、Email和Internet接入等)。其中，与安全相关的应用通过安全消息的采集、传播与共享，到达预知和规避危险，提高行车安全的目的，是车联网中最重要也是最具特色的一类应用，是发展车联网的初衷所在。与其它消息不同，安全消息具有很强的突发性，并且对传输的时延和可靠性均有着严格的要求。另外，大部分的安全消息都是依靠广播的方式传递到目标区域中的各个车辆节点。因此，可靠而及时的安全消息广播方法是车联网的关键技术之一。

Q.Xu,T.Mak,J.Ko,R.Sengupta等人在文献“Vehicle-to-Vehicle SafetyMessaging in DSRC”中，提出了一种基于重传的安全消息广播方法。该方法将消息的生命周期分成n个时隙，源节点以固定或者随机的方式从中挑选出k个时隙重复广播。这将增加目的节点接收数据包的机会，从而提高了接收成功率。但是，如果相邻的两个节点在同一时刻进行广播，就会造成碰撞，并且这种模式仍然存在着冗余广播，影响了协议的性能。为了减少碰撞的发生，H.Alshaer,E.Horlait等人在文献“An optimized adaptive broadcastscheme for inter-vehiclecommunication”中，提出了一种自适应的重广播算法，节点可以根据它周围两跳邻居的数量决定执行重广播的概率。另外K.Tang,M.Gerla等人在文献“MAC Reliable Broadcast in Ad Hoc Networks”中，将广播传输分解成多个单播传输。对每一个单播传输，源节点都使用RTS/CTS/DATA/ACK模式进行处理，以保证目的节点成功接收该数据包。但是，这种方法大大增加了协议的信令开销和冗余数据传输。为了克服这些弱点，M.T.Sun,L.Huang,A.Arora,T.H.Lai等人在文献“Reliable MAC Layer Multicast inIEEE 802.11Wireless Networks”中提出了一种多播协议。首先，源节点用RTS/CTS和每一个目的节点联系；然后，发送一次数据包；最后，再用RAK(Request for ACK)包从每个目的节点收集ACK包。综上所述，现有的基于重传或者回传确认机制的广播方法都是通过源节点自身多次重广播数据包的方法来提高接收成功率，这些方法无法很好地对抗由于无线信道衰落引起的接收失败。因此，研究一种可以对抗无线信道衰落的单跳广播方法成为车联网中安全消息可靠传输的当务之急。

发明内容