專利名稱：基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于車用無線自組織網(wǎng)(VANET， Vehicular Ad hoc Networks)的信息的多跳廣播投遞方法。
背景技術(shù)：
車用無線自組織網(wǎng)(VANET，Vehicular Ad hoc Networks)，是指道路上車輛間、車輛與路邊固定接入點之間互相通信組成的開放移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，是一個自組織的、結(jié)構(gòu)開放的車輛間通信網(wǎng)絡(luò)。車用無線自組織網(wǎng)的首要目標是提供開放的公共道路交通安全服務(wù)，具體就是通過車輛間交換安全信息來保證車輛行駛的安全性，因此如何保證安全信息可靠并快速地被所需車輛接收尤為重要。安全信息用于通知其他車輛已經(jīng)發(fā)生的緊急情況，如交通事故、堵塞，路面障礙物等。安全消息具有消息簡短，優(yōu)先級高，實時性要求高的特點。在實際應(yīng)用中，一個安全信息通常都有范圍有效性和時間有效性，超出一定范圍和時間后，該安全信息失效。從范圍方面考慮，當源車輛(發(fā)起廣播安全信息行為的車輛) 發(fā)現(xiàn)緊急情況時將廣播安全信息，該安全信息通常只會影響將要行駛到發(fā)生緊急情況地點附近的車輛，即受影響的車輛位于同源車輛同向運行的某些車道上，且這些車輛在源車輛后方的一定距離內(nèi)。從時間方面考慮，安全信息通常只會在一定時間內(nèi)影響源車輛后方一定距離內(nèi)的某些同向車道上的車輛。安全信息的影響時間、影響距離和影響車道會因為安全信息的類型不同而各不相同。例如，在高速公路上，剎車安全類信息會在0.7s內(nèi)影響本車道200米范圍內(nèi)的后續(xù)車輛。在本發(fā)明中，我們稱安全信息的影響時間，影響距離和影響車道為該安全信息的相關(guān)性參數(shù)。在車用無線自組織網(wǎng)中，安全信息封裝WSM(WAVE short message，車載短消息報文)中通過多跳廣播來實現(xiàn)投遞的，所以廣播方法的效率直接地影響著安全信息投遞的性能。下面詳細介紹與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)基于地理位置類的廣播協(xié)議是車用無線自組織網(wǎng)中一類常用的廣播協(xié)議。在基于地理位置類的廣播協(xié)議中，節(jié)點選擇中繼節(jié)點時不需要網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息，只需要鄰居節(jié)點的地理位置信息，其中位置信息是通過周期性的beacon報文或廣播報文在直接鄰近的節(jié)點間交換得到。基于地理位置類的廣播協(xié)議具有收斂速度快，用較少的計算開銷可決定是否轉(zhuǎn)發(fā)廣播報文的特點，適用于拓撲結(jié)構(gòu)高速動態(tài)變化的車用無線自組織網(wǎng)?；诘乩砦恢妙惖膹V播協(xié)議在廣播報文轉(zhuǎn)發(fā)過程中，中繼節(jié)點是否轉(zhuǎn)發(fā)廣播報文不是以全網(wǎng)的角度進行決策，而是采用局部最優(yōu)的思想通過本地計算獨立確定的?；诘乩砦恢妙惖膹V播協(xié)議中一個常用的決定是否轉(zhuǎn)發(fā)廣播報文的方法是根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時增加的覆蓋區(qū)域大小來確定。節(jié)點收首次到廣播報文后，計算轉(zhuǎn)發(fā)時增加覆蓋的區(qū)域AC，如圖1(a) 中的黑色區(qū)域即節(jié)點m收到鄰居節(jié)點i廣播報文的AC，其中圖1中的小圓代表節(jié)點，大圓代表節(jié)點的覆蓋范圍。然后將AC與預先定義的覆蓋門限A比較，決定是否轉(zhuǎn)發(fā)。若AC小于A，則不予轉(zhuǎn)發(fā)。若AC大于A，則隨機等待一段時間，在此時間內(nèi)收到其他鄰居節(jié)點發(fā)送的相同的廣播報文則更新AC，假設(shè)此時又收到鄰居節(jié)點j的相同廣播報文，圖1(b)中的黑色區(qū)域為此時節(jié)點m更新后的AC,再將更新后的AC與A比較，小于A則丟棄；否者繼續(xù)等待，直至等待結(jié)束后AC仍大于A才轉(zhuǎn)發(fā)該廣播報文?；诰嚯x的廣播協(xié)議是基于地理位置類的廣播協(xié)議中的一種，該協(xié)議是基于這樣一個事實，即離上一跳中繼節(jié)點越遠的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)報文時增加覆蓋的區(qū)域AC越大。如圖2所示，i為上一跳中繼節(jié)點，收到節(jié)點i廣播報文的節(jié)點j和節(jié)點m的AC分別如圖2 (a)和圖 2(b)所示，其中圖2中的小圓代表節(jié)點，大圓代表節(jié)點的覆蓋范圍，顯然離節(jié)點i較遠的鄰居節(jié)點m的AC比較大。在基于距離的廣播協(xié)議中，節(jié)點收到鄰居節(jié)點的廣播報文后，將等待一段時間，其等待時間長度與該節(jié)點到鄰居節(jié)點的距離成反比，即離該鄰居節(jié)點越遠的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)等待時間越短，轉(zhuǎn)發(fā)機會越高。在此等待時間內(nèi)，若節(jié)點收到其他鄰居節(jié)點的相同廣播報文，則丟棄不予轉(zhuǎn)發(fā)；若等待時間結(jié)束時還沒收到相同的廣播報文，節(jié)點立即轉(zhuǎn)發(fā)該報文?；诰嚯x的廣播協(xié)議通過選擇距離上一跳中繼節(jié)點更遠的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)廣播信息，減少廣播傳輸過程中的跳數(shù)，降低廣播報文的傳輸時延，減少冗余廣播報文?，F(xiàn)有技術(shù)的存在的問題和不足由前面的背景介紹可知，在實際中安全信息往往具有時間有效性和范圍有效性。 若在安全信息的投遞過程中充分考慮安全信息的時間有效性和范圍有效性，就能夠在不影響安全信息的正常投遞過程的前提下，將安全信息的投遞控制在最短時間和最小的節(jié)點范圍內(nèi)，從而大幅度的減少冗余報文的傳輸。然而現(xiàn)有的安全信息投遞方法都是將WSM報文作為一個普通的廣播報文進行投遞，沒有充分考慮WSM報文中安全信息的時間有效性和范圍有效性的特性，造成了一定數(shù)量的冗余報文的傳輸。在現(xiàn)有的安全信息投遞方法中，中繼節(jié)點的確定都是節(jié)點收到廣播報文后本節(jié)點根據(jù)一定的競爭策略競爭獲得，如在基于距離的廣播協(xié)議中，節(jié)點通過自己離上一跳中繼節(jié)點的距離來設(shè)置等待時間，競爭轉(zhuǎn)發(fā)機會。若在繁忙的交通路況環(huán)境下，密集的車輛競爭轉(zhuǎn)發(fā)報文會造成嚴重的報文傳輸碰撞。若采用上一跳中繼節(jié)點在WSM報文中指定下一跳的中繼節(jié)點，節(jié)點收到WSM報文后根據(jù)自己是不是上一跳中繼節(jié)點指定的中繼節(jié)點來決定是否轉(zhuǎn)發(fā)報文將可以大大的減少碰撞的概率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，提高安全信息投遞的性能，第一次提出將前面提到的安全信息的影響時間，影響距離和影響車道這三個相關(guān)性參數(shù)考慮到安全信息的投遞過程中，并在中繼過程中采用一種指定中繼，堅持中繼的思想，設(shè)計了一種基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法，從而減少冗余報文發(fā)送，降低報文碰撞。本發(fā)明的技術(shù)方案是基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法，包括如下步驟步驟1 源節(jié)點生成和發(fā)送WSM報文過程步驟11 源節(jié)點s發(fā)現(xiàn)異常事件，將根據(jù)信息的相關(guān)性確定該安全信息的影響時間Tmax、影響距離Dmax和影響車道集合LaneID ；源節(jié)點s初始化報文剩余影響時間T為Tmax，選擇后向為報文的待發(fā)送方向；步驟12 源節(jié)點s根據(jù)基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法指定下一跳中繼， 其指定的下一跳中繼的ID號為RelayIDs ；步驟13 源節(jié)點s將報文剩余影響時間T、影響距離Dmax和影響車道集合LaneID 作為相關(guān)性系數(shù)，同選擇的下一跳中繼節(jié)點的ID號RelayIDs、源節(jié)點s的絕對位置信息 Position(xs, ys)和安全信息一起封裝在WSM報文中，向報文待發(fā)送方向廣播該報文；同時源節(jié)點s啟動反饋等待定時器Tfs，反饋等待定時器的等待時間tfs = c，其中c是一個常數(shù)；步驟14 若在反饋等待定時器Tfs超時前收到指定中繼RelayIDs返回的確認報文， 表明指定的下一跳中繼已經(jīng)成功收到安全報文，源節(jié)點s停止發(fā)送等待定時器Tsi，丟棄該報文；否則，源節(jié)點s修正報文剩余影響時間T，其值為原來的報文剩余影響時間T的值減去反饋等待定時器的等待時間tfs ；若修正后的報文剩余影響時間T小于或等于0，則丟棄該報文，否則若修正后的報文剩余影響時間T大于0，則轉(zhuǎn)到步驟12。步驟2 中繼節(jié)點中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文過程步驟21 節(jié)點i收到前一中繼節(jié)點j發(fā)送的WSM報文；節(jié)點i先根據(jù)WSM報文中的 RelayIDj信息判斷自己是不是節(jié)點j指定的轉(zhuǎn)發(fā)中繼，若不是，則不作中繼轉(zhuǎn)發(fā)，退出中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文過程；否則立即利用指向報文來的方向的定向天線向節(jié)點j發(fā)送確認報文；步驟22 節(jié)點i提取報文的相關(guān)信息，獲取當前報文剩余影響時間T，并且選擇報文來的反方向為報文待發(fā)送方向；步驟23 若節(jié)點i的行駛方向與報文待發(fā)送方向同向，即與相關(guān)車道的節(jié)點行駛方向反向，為防止相關(guān)車道的節(jié)點行駛到節(jié)點i的后向而收不到節(jié)點i前向定向廣播的WSM 報文，節(jié)點i不做延時處理直接轉(zhuǎn)發(fā)報文，并轉(zhuǎn)到步驟25 ；否則若節(jié)點i的行駛方向與報文待發(fā)送方向反向，啟動發(fā)送等待定時器Tsi，其轉(zhuǎn)發(fā)等待時間tsi采用基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時間確定方法確定；步驟M 發(fā)送等待定時器Tsi超時前收到重復報文，表明上一跳中繼節(jié)點j沒有收到節(jié)點i的確認報文，認為上一次投遞失敗而重新指定中繼發(fā)送WSM報文，則節(jié)點i停止發(fā)送等待定時器Tsi，丟棄原報文，轉(zhuǎn)到步驟21分析新報文；若發(fā)送等待定時器Tsi超時，且期間沒收重復報文，節(jié)點i修正報文剩余影響時間T，其值為原來的報文剩余影響時間T的值減去轉(zhuǎn)發(fā)等待時間tsi ；此時若修正后的報文剩余影響時間T小于或等于0，則丟棄該報文； 否則若修正后的報文剩余影響時間T大于0，轉(zhuǎn)到步驟25 ；步驟25 節(jié)點i依照步驟1中源節(jié)點生成和發(fā)送安全信息過程步驟12中的中繼選擇方法指定下一跳中繼RelayIDi,更新原報文中的下一跳中繼節(jié)點的ID號和報文剩余影響時間T，向報文待發(fā)送方向廣播該更新了的新報文；同時節(jié)點i啟動反饋等待定時器Tfi， 反饋等待定時器的等待時間tfi = c ；步驟沈若在反饋等待定時器Tfi超時前收到指定中繼RelayIDi返回的確認報文， 表明指定的下一跳中繼已經(jīng)成功收到安全報文，節(jié)點i停止發(fā)送等待定時器Tsi，丟棄該報文；否則，節(jié)點i修正報文剩余影響時間T，其值為原來的報文剩余影響時間T的值減去反饋等待定時器的等待時間tfi。若修正后的報文剩余影響時間T小于或等于0，則丟棄該報文，否則若修正后的報文剩余影響時間τ大于0，則轉(zhuǎn)到步驟25。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將安全信息的影響時間，影響距離和影響車道這三個相關(guān)性參數(shù)考慮到安全信息的投遞過程中，并在中繼過程中采用一種指定中繼，堅持中繼的思想，從而減少冗余報文發(fā)送，降低報文碰撞。影響時間控制WSM報文的時間有效性。 WSM報文只在影響時間內(nèi)進行投遞，當報文投遞時間超過影響時間，該報文已經(jīng)失效，則丟棄該報文不再轉(zhuǎn)發(fā)。影響距離影響文轉(zhuǎn)發(fā)前的等待時間。在本發(fā)明中介紹的發(fā)基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時間確定方法中，在影響距離內(nèi)離源節(jié)點越遠，信息緊急性越低，則等待轉(zhuǎn)發(fā)時間越長；在超出影響距離時，安全信息無效，因此我們設(shè)置的等待時間為該車輛行駛進入影響距離內(nèi)的時間，保證作為中繼節(jié)點的車輛進入影響距離內(nèi)后才轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文，從而把安全信息的投遞控制在比影響距離最多多一跳的范圍內(nèi)。此外，該方法還使得在中繼節(jié)點同時收到多個WSM報文的情況下，最緊急的WSM報文由于等待時間最短將優(yōu)先發(fā)送出去。 影響車道影響下一跳中繼節(jié)點的確定。在本發(fā)明中介紹的基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法中，離當前中繼節(jié)點越遠，車道相關(guān)性系數(shù)越高的鄰居節(jié)點選作為下一跳中繼節(jié)點的可能性越高。這種選擇方法使得安全信息在盡快轉(zhuǎn)發(fā)到遠處車輛的同時將轉(zhuǎn)發(fā)盡量限制在相關(guān)車道內(nèi)。本發(fā)明在利用相關(guān)性信息較少冗余報文轉(zhuǎn)發(fā)之外，本發(fā)明還采用了指定中繼和堅持中繼的思想來提高報文投遞的可靠性，使得在信息有效期內(nèi)始終有一個節(jié)點在轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文。該思想主要是節(jié)點接收到上一中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)來的WSM報文且該報文中指定的中繼節(jié)點是本節(jié)點，則立即向上一中繼節(jié)點發(fā)送確認報文，確認自己的中繼身份。節(jié)點在繼承了中繼角色后將一直堅持向報文待發(fā)送方向轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文，直至有它的鄰居節(jié)點繼承了它的中繼角色或則該WSM報文過期。


圖1 (a)和圖1 (b)是使用計算轉(zhuǎn)發(fā)的增加覆蓋區(qū)域決定是否轉(zhuǎn)發(fā)的分析示意圖。圖2(a)和圖2(b)是基于距離的廣播協(xié)議決定是否轉(zhuǎn)發(fā)的分析示意圖。圖3是本發(fā)明中源節(jié)點生成和發(fā)送WSM報文過程的流程圖。
圖4是本發(fā)明中中繼節(jié)點中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文過程的流程圖。圖5是本發(fā)明中基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法的一個實施例子。圖6是本發(fā)明中基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時間確定方法的一個實施例子。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細的說明。在以下技術(shù)方案的具體實施方式
的介紹過程中，我們稱裝有WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments，車載環(huán)境下的無線接入)設(shè)備的車輛為車用無線自組織網(wǎng)中的節(jié)點。本發(fā)明得以實施的假設(shè)前提有假設(shè)車輛可以從GPS獲取自己在GPS建立的絕對坐標系下的絕對位置信息Position(Xj，yj)，車輛裝有傳感器可以采集車輛節(jié)點的速度、 方向等狀態(tài)。任一節(jié)點j將自己的ID號ID」、絕對位置信息Position(Xj，y」)、所在車道號 LaneIDj和運行速度Vj封裝在beacon報文中，并通過周期性的發(fā)送beacon報文向鄰居通告自己的信息。與節(jié)點j相鄰的每個節(jié)點i以自己為坐標原點，沿車道方向為χ軸，其中χ 軸的正向指向車輛運動方向，依據(jù)右手法則確定y軸建立一個相對坐標系。節(jié)點i建立的相對坐標系的χ軸與GPS絕對坐標中χ軸的夾角為β ”節(jié)點i的鄰居表不是存儲的鄰居節(jié)點j的絕對位置信息，而是在每次收到鄰居信息后對鄰居的絕對位置信息Position (Xj， Yj)進行坐標公式的轉(zhuǎn)換得到相對位置信息RPositionOcjli，yjU)。鄰居節(jié)點j在i中存儲的信息NIjli如下NIjli =< IDj, LaneIDj, RPosition(Xjli，Yjli)，Vj >其中根據(jù)坐標轉(zhuǎn)換公式Xjli= (Xj-Xi) cos β ^ (Yj-Yi) sin β tYjIi = (Yj-Yi) cos β 廠(Xj-Xi) sin β t假設(shè)每個節(jié)點有兩個180度的定向天線分別指向車輛運動方向的前方和后方。節(jié)點全向監(jiān)聽信道，要發(fā)送信息時可以根據(jù)需要通過這兩個定向天線將信息定向投遞到自己運行方向的前向或后向。由于安全信息只影響源節(jié)點的后面的節(jié)點，所以為減少冗余報文的傳輸，本方法中節(jié)點在轉(zhuǎn)發(fā)報文時將運用定向天線只向源節(jié)點的后向的節(jié)點廣播該報文。我們叫源節(jié)點的后向為報文的待發(fā)送方向，顯然對每一個中繼節(jié)點，報文的待發(fā)送方向就是接收到的報文來的反方向，即與源節(jié)點同向行駛的節(jié)點的后向或與源節(jié)點逆向行駛的節(jié)點的前向。假設(shè)每個節(jié)點在行駛過程中都是勻速行駛。假設(shè)所有車輛都裝有WAVE設(shè)備，即所有車輛都是車用無線自組織網(wǎng)中的節(jié)點，彼此之間可以通信。由于上述假設(shè)均可以通過現(xiàn)有技術(shù)或公知常識而設(shè)定，因此這些假設(shè)都被視為現(xiàn)有技術(shù)而不再做詳細的描述。下面結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的實施過程基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法，如圖3、圖4所示，包括源節(jié)點(發(fā)起廣播安全信息行為的節(jié)點)生成和發(fā)送WSM報文過程和中繼節(jié)點中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文過程。步驟1 源節(jié)點生成和發(fā)送WSM報文過程步驟11 源節(jié)點s發(fā)現(xiàn)異常事件，將根據(jù)信息的相關(guān)性確定該安全信息的影響時間Tmax、影響距離Dmax和影響車道集合LanelD。源節(jié)點s初始化報文剩余影響時間T為Tmax，選擇后向為報文的待發(fā)送方向。步驟12 源節(jié)點s根據(jù)基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法指定下一跳中繼， 其指定的下一跳中繼的ID號為RelayIDs?；诰嚯x和車道相關(guān)性的中繼選擇方法是對基于距離的廣播協(xié)議的一種改進，將安全信息的影響車道集合的這個相關(guān)性系數(shù)也考慮到中繼節(jié)點的選擇中來。基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法基本思想是，離當前中繼節(jié)點越遠，車道相關(guān)性系數(shù)越高的鄰居節(jié)點選作為下一跳中繼節(jié)點的可能性越高，從而使得安全信息在盡快轉(zhuǎn)發(fā)到遠處車輛的同時將轉(zhuǎn)發(fā)盡量限制在相關(guān)車道內(nèi)。本步驟中，基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法的具體方法請見如下描述若節(jié)點i要選擇下一跳中繼節(jié)點，則節(jié)點i首先計算報文的待發(fā)送方向上每一個鄰居節(jié)點選作中繼節(jié)點的可能性系數(shù)。鄰居節(jié)點m的可能性系數(shù)RelayP0siim可根據(jù)以下公式確定RelayPossm = dmi Xa+RLanemXb其中dmi= Xfflji為沿i運動方向鄰居節(jié)點m與節(jié)點i之間的距離，a和b是正的常數(shù)。RLarn5m為車道相關(guān)性系數(shù)，若鄰居節(jié)點m所在車道在影響車道集合LaneID內(nèi)，則其值為1 ；若鄰居節(jié)點m所在車道在影響車道集合LaneID外且節(jié)點m的運行方向與該安全信息的待發(fā)送方向反向，則其值為0 ；若鄰居節(jié)點m不在安全信息的影響車道集合LaneID中且節(jié)點m的運行方向與該安全信息的待發(fā)送方向同向，則其值為-1。然后節(jié)點i選擇報文的待發(fā)送方向上可能性系數(shù)最大的鄰居節(jié)點指定為下一跳中繼節(jié)點，并將指定的下一跳中繼節(jié)點的ID號賦值給RelayHV為方便理解基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法，以下將具體舉例說明。如圖5所示，節(jié)點A要在發(fā)送WSM報文前選擇下一跳中繼節(jié)點。假設(shè)節(jié)點A的后向報文待發(fā)送方向，即節(jié)點B、C、D均在節(jié)點A的報文待發(fā)送方向上，所以節(jié)點A需計算鄰居節(jié)點B、C、D選作中繼節(jié)點的可能性系數(shù)。若該WSM報文中的安全信息的影響車道集合LaneID為⑵，即只有2號車道。節(jié)點B所在車道在影響車道集合LaneID內(nèi)，則其車道相關(guān)性系數(shù)值RLanq為1 ；節(jié)點C所在車道在影響車道集合LaneID外且節(jié)點C的運行方向與該安全信息的待發(fā)送方向反向，則其車道相關(guān)性系數(shù)值RLaM。為0 ；節(jié)點D不在安全信息的影響車道集合LaneID中且節(jié)點D的運行方向與該安全信息的待發(fā)送方向同向，則其車道相關(guān)性系數(shù)值RLanq* -1。鄰居節(jié)點 B、C、D選作中繼節(jié)點的可能性系數(shù)分別為RelayPossB = dBAXa+b,其中 dBA = |xB|A|RelayPossc = dCAXa,其中 dCA = |xc|A|RelayPos^1 = dDAXa_b，其中 dDA = xD,A節(jié)點A選擇報文的待發(fā)送方向上可能性系數(shù)最大的鄰居節(jié)點指定為下一跳中繼節(jié)點，本例中dBA = dCA = dDA，顯然鄰居節(jié)點B選作中繼幾點的可能性系數(shù)最大，即鄰居節(jié)點 B為節(jié)點A指定的下一跳中繼。節(jié)點A將指定的下一跳中繼節(jié)點B的ID號賦值給RelayIDA， 完成本次中繼選擇方法。步驟13 源節(jié)點s將報文剩余影響時間T、影響距離Dmax和影響車道集合LaneID 作為相關(guān)性系數(shù)，同選擇的下一跳中繼節(jié)點的ID號RelayIDs、源節(jié)點s的絕對位置信息 Position (xs,ys)和安全信息一起封裝在WSM報文中，向報文待發(fā)送方向廣播該報文。同時源節(jié)點s啟動反饋等待定時器Tfs，反饋等待定時器的等待時間tfs = c，其中c是一個常數(shù)。步驟14:若在反饋等待定時器Tft超時前收到指定中繼RelayIDs返回的確認報文， 表明指定的下一跳中繼已經(jīng)成功收到安全報文，源節(jié)點s停止發(fā)送等待定時器Tsi，丟棄該報文；否則，源節(jié)點s修正報文剩余影響時間T，其值為原來的報文剩余影響時間T的值減去反饋等待定時器的等待時間tfs ；若修正后的報文剩余影響時間T小于或等于0，則丟棄該報文，否則若修正后的報文剩余影響時間T大于0，則轉(zhuǎn)到步驟12。步驟2 中繼節(jié)點中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文過程步驟21 節(jié)點i收到前一中繼節(jié)點j發(fā)送的WSM報文。節(jié)點i先根據(jù)WSM報文中的RelayII^信息判斷自己是不是節(jié)點j指定的轉(zhuǎn)發(fā)中繼，若不是，則不作中繼轉(zhuǎn)發(fā)，退出中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文過程；否則立即利用指向報文來的方向的定向天線向節(jié)點j發(fā)送確認報文。步驟22 節(jié)點i提取報文的相關(guān)信息，獲取當前報文剩余影響時間T，并且選擇報文來的反方向為報文待發(fā)送方向。步驟23 若節(jié)點i的行駛方向與報文待發(fā)送方向同向，即與相關(guān)車道的節(jié)點行駛方向反向，為防止相關(guān)車道的節(jié)點行駛到節(jié)點i的后向而收不到節(jié)點i前向定向廣播的WSM 報文，節(jié)點i不做延時處理直接轉(zhuǎn)發(fā)報文，并轉(zhuǎn)到步驟25 ；否則若節(jié)點i的行駛方向與報文待發(fā)送方向反向，啟動發(fā)送等待定時器Tsi，其轉(zhuǎn)發(fā)等待時間tsi采用基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時間確定方法確定?；诰嚯x相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時間確定方法的基本思想是在影響距離內(nèi)離源節(jié)點越遠，信息緊急性越低，則設(shè)置的等待轉(zhuǎn)發(fā)時間越長；在超出影響距離時，安全信息無效，則設(shè)置的等待時間為該車輛行駛進入影響距離內(nèi)的時間，從而作為中繼節(jié)點的車輛進入影響距離內(nèi)后才轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文?；诰嚯x相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時間確定方法把安全信息的投遞控制在比影響距離最多多一跳的范圍內(nèi)。此外，該方法還使得在中繼節(jié)點同時收到多個WSM 報文的情況下，最緊急的報文由于等待時間最短將優(yōu)先發(fā)送出去。本步驟中，基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時間確定方法的具體方法請見如下描述節(jié)點i的轉(zhuǎn)發(fā)等待時間由下式確定
權(quán)利要求
1.基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1 源節(jié)點生成和發(fā)送WSM報文過程步驟11 源節(jié)點s發(fā)現(xiàn)異常事件，將根據(jù)信息的相關(guān)性確定該安全信息的影響時間 Tmax、影響距離Dmax和影響車道集合LaneID ；源節(jié)點s初始化報文剩余影響時間T為Tmax，選擇后向為報文的待發(fā)送方向；步驟12 源節(jié)點s根據(jù)基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法指定下一跳中繼，其指定的下一跳中繼的ID號為RelayIDs ；步驟13 源節(jié)點s將報文剩余影響時間T、影響距離Dmax和影響車道集合LaneID作為相關(guān)性系數(shù)，同選擇的下一跳中繼節(jié)點的ID號RelayIDs、源節(jié)點s的絕對位置信息 Position(xs, ys)和安全信息一起封裝在WSM報文中，向報文待發(fā)送方向廣播該報文；同時源節(jié)點s啟動反饋等待定時器Tfs，反饋等待定時器的等待時間tfs = c，其中c是一個常數(shù)； 步驟14:若在反饋等待定時器Tft超時前收到指定中繼RelayIDsS回的確認報文，表明指定的下一跳中繼已經(jīng)成功收到安全報文，源節(jié)點s停止發(fā)送等待定時器Tsi，丟棄該報文； 否則，源節(jié)點s修正報文剩余影響時間T，其值為原來的報文剩余影響時間T的值減去反饋等待定時器的等待時間tfs ；若修正后的報文剩余影響時間T小于或等于0，則丟棄該報文， 否則若修正后的報文剩余影響時間T大于0，則轉(zhuǎn)到步驟12。 步驟2 中繼節(jié)點中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文過程步驟21 節(jié)點i收到前一中繼節(jié)點j發(fā)送的WSM報文；節(jié)點i先根據(jù)WSM報文中的 RelayIDj信息判斷自己是不是節(jié)點j指定的轉(zhuǎn)發(fā)中繼，若不是，則不作中繼轉(zhuǎn)發(fā)，退出中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文過程；否則立即利用指向報文來的方向的定向天線向節(jié)點j發(fā)送確認報文；步驟22 節(jié)點i提取報文的相關(guān)信息，獲取當前報文剩余影響時間T，并且選擇報文來的反方向為報文待發(fā)送方向；步驟23 若節(jié)點i的行駛方向與報文待發(fā)送方向同向，即與相關(guān)車道的節(jié)點行駛方向反向，為防止相關(guān)車道的節(jié)點行駛到節(jié)點i的后向而收不到節(jié)點i前向定向廣播的WSM報文，節(jié)點i不做延時處理直接轉(zhuǎn)發(fā)報文，并轉(zhuǎn)到步驟25 ；否則若節(jié)點i的行駛方向與報文待發(fā)送方向反向，啟動發(fā)送等待定時器Tsi，其轉(zhuǎn)發(fā)等待時間tsi采用基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時間確定方法確定；步驟M 發(fā)送等待定時器Tsi超時前收到重復報文，表明上一跳中繼節(jié)點j沒有收到節(jié)點i的確認報文，認為上一次投遞失敗而重新指定中繼發(fā)送WSM報文，則節(jié)點i停止發(fā)送等待定時器Tsi，丟棄原報文，轉(zhuǎn)到步驟21分析新報文；若發(fā)送等待定時器Tsi超時，且期間沒收重復報文，節(jié)點i修正報文剩余影響時間T，其值為原來的報文剩余影響時間T的值減去轉(zhuǎn)發(fā)等待時間tsi ；此時若修正后的報文剩余影響時間T小于或等于0，則丟棄該報文；否則若修正后的報文剩余影響時間T大于0，轉(zhuǎn)到步驟25 ；步驟25 節(jié)點i依照步驟1中源節(jié)點生成和發(fā)送安全信息過程步驟12中的中繼選擇方法指定下一跳中繼RelayIDi,更新原報文中的下一跳中繼節(jié)點的ID號和報文剩余影響時間T，向報文待發(fā)送方向廣播該更新了的新報文；同時節(jié)點i啟動反饋等待定時器Tfi，反饋等待定時器的等待時間tfi = c ；步驟沈若在反饋等待定時器Tfi超時前收到指定中繼RelayIDi返回的確認報文，表明指定的下一跳中繼已經(jīng)成功收到安全報文，節(jié)點i停止發(fā)送等待定時器Tsi，丟棄該報文；否則，節(jié)點i修正報文剩余影響時間T，其值為原來的報文剩余影響時間T的值減去反饋等待定時器的等待時間tfi。若修正后的報文剩余影響時間T小于或等于0，則丟棄該報文，否則若修正后的報文剩余影響時間τ大于0，則轉(zhuǎn)到步驟25。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法， 其特征在于，所述步驟12中基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法包含如下過程若節(jié)點i要選擇下一跳中繼節(jié)點，則節(jié)點i首先計算報文的待發(fā)送方向上每一個鄰居節(jié)點選作中繼節(jié)點的可能性系數(shù)；鄰居節(jié)點m的可能性系數(shù)RelayP0s^1可根據(jù)以下公式確定RelayPossm = dmi X a+RLanem X b其中dmi = Xfflli為沿i運動方向鄰居節(jié)點m與節(jié)點i之間的距離，a和b是正的常數(shù)；RLarn5m為車道相關(guān)性系數(shù)，若鄰居節(jié)點m所在車道在影響車道集合LaneID內(nèi)，則其值為 1 ；若鄰居節(jié)點m所在車道在影響車道集合LaneID外且節(jié)點m的運行方向與該安全信息的待發(fā)送方向反向，則其值為O ；若鄰居節(jié)點m不在安全信息的影響車道集合LaneID中且節(jié)點m的運行方向與該安全信息的待發(fā)送方向同向，則其值為-1 ；然后節(jié)點i選擇報文的待發(fā)送方向上可能性系數(shù)最大的鄰居節(jié)點指定為下一跳中繼節(jié)點，并將指定的下一跳中繼節(jié)點的ID號賦值給RelayHV
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法， 其特征在于，所述步驟23中基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時間確定方法包含如下過程節(jié)點i的轉(zhuǎn)發(fā)等待時間tsi由下式確定其中dsi = (Xs-Xi) cos β ^(Ys-Yi) sin 為沿節(jié)點i運動方向源節(jié)點s與節(jié)點i之間的距離，delay.是一個正的常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法，包括如下步驟步驟1源節(jié)點生成和發(fā)送WSM報文過程源節(jié)點s發(fā)現(xiàn)異常事件，將根據(jù)信息的相關(guān)性確定該安全信息的影響時間、影響距離和影響車道集合；源節(jié)點s初始化報文剩余影響時間，選擇后向為報文的待發(fā)送方向。步驟2中繼節(jié)點中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報文過程。本發(fā)明的有益效果是將安全信息的影響時間，影響距離和影響車道這三個相關(guān)性參數(shù)考慮到安全信息的投遞過程中，并在中繼過程中采用一種指定中繼，堅持中繼的思想，從而減少冗余報文發(fā)送，降低報文碰撞。
文檔編號H04W4/06GK102291687SQ20111027315
公開日2011年12月21日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者冷甦鵬, 段景山, 邵彩幸, 黃龍嬌 申請人:電子科技大學