本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，具體涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)下的傳輸方案，尤其是涉及一種車聯(lián)網(wǎng)通信中基于骨干車輛轉(zhuǎn)發(fā)的低時延傳輸方法。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，道路交通安全問題日益突出。面對頻發(fā)的交通事故，采用提升交通基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量、加強交通安全教育等傳統(tǒng)方法減少道路交通事故的空間已越來越有限，隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，通過車輛與車輛、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信來加強人們對車輛周圍環(huán)境的判斷，當探測到道路危險情況發(fā)生時，向駕駛員提供及時的預(yù)警，來避免交通碰撞成為當前國內(nèi)外研究機構(gòu)和企業(yè)的研究熱點，人們將這種技術(shù)稱為v2x車聯(lián)網(wǎng)。v2x車聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)智能交通的重要通信技術(shù)之一。因為車聯(lián)網(wǎng)通信環(huán)境復雜，交通密度大，而且信道特性隨時間和空間變化較快，很容易造成消息丟失和較大的通信延遲，很不利于駕駛員及時地獲取周圍道路信息以及可能出現(xiàn)的交通事故。因此v2x車聯(lián)網(wǎng)對時延提出了嚴格的要求，要求緊急消息能夠盡快的從信源處分發(fā)出去，提醒駕駛員做出及時應(yīng)變。

目前在v2x低時延技術(shù)的研究中，主要考慮從幀結(jié)構(gòu)設(shè)計、接入流程優(yōu)化和端到端通信流程簡化方面來分別減小空口傳輸時延、接入時延以及端到端時延。端到端通信時延跟中間節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)以及每跳時延有關(guān)，而車輛網(wǎng)通信環(huán)境交通密度較大，消息需要經(jīng)過大量的轉(zhuǎn)發(fā)才能成功到達新宿，不僅會造成時延過大，而且會造成大量不必要的通信開銷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種車聯(lián)網(wǎng)通信中基于骨干車輛轉(zhuǎn)發(fā)的低時延傳輸方法，減少轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，從而實現(xiàn)降低端到端時延的目的。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種車聯(lián)網(wǎng)通信中基于骨干車輛轉(zhuǎn)發(fā)的低時延傳輸方法，應(yīng)用于高速公路環(huán)境下的v2v通信場景，該方法在某一車輛接收到新事件消息時，向有效通信范圍內(nèi)的所有相鄰車輛轉(zhuǎn)發(fā)該新事件消息，同時根據(jù)各相鄰車輛的通信能力值，選取并激活當前通信能力值最高的一相鄰車輛作為骨干車輛，其它相鄰車輛為普通車輛，僅骨干車輛轉(zhuǎn)發(fā)所述新事件消息，普通車輛僅接收所述新事件消息。

各車輛周期性地向相鄰車輛發(fā)送問候消息，相互交換更新狀態(tài)信息和通信能力值。

所述狀態(tài)信息包括位置、速度、發(fā)射功率和天線高度。

所述通信能力值的計算基于所有影響轉(zhuǎn)發(fā)能力的因素。

在激活一相鄰車輛作為骨干車輛并向該骨干車輛發(fā)送所述新事件消息，根據(jù)接收到的所述骨干車輛的反饋消息判斷該骨干車輛是否為失效節(jié)點，若是，則重新選擇并激活當前通信能力值排名第二的一相鄰車輛作為骨干車輛，依此類推，直至轉(zhuǎn)發(fā)成功。

所述有效通信范圍依據(jù)道路條件和車輛密度設(shè)定。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明為每個處于v2v通信范圍之內(nèi)的相鄰車輛計算通信能力值(cv)，建立相應(yīng)的能力值表，源節(jié)點車輛選擇其所在范圍內(nèi)能力值最高的節(jié)點作為唯一的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點向該范圍之外轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，能節(jié)省大量的轉(zhuǎn)發(fā)，從而實現(xiàn)每個通信范圍區(qū)域一個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，大幅度減小轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，實現(xiàn)低時延的端到端通信；

(2)本發(fā)明通過消息反饋監(jiān)控該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的接收狀態(tài)，如果接收失敗，則直接判定該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點失效，然后激活能力值第二高的車輛作為唯一的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)低時延的同時，能保證消息被可靠接收。

附圖說明

圖1為本發(fā)明v2v通信骨干車輛轉(zhuǎn)發(fā)場景示意圖；

圖2為本發(fā)明v2v通信消息轉(zhuǎn)發(fā)流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

本發(fā)明提供一種車聯(lián)網(wǎng)通信中基于骨干車輛轉(zhuǎn)發(fā)的低時延傳輸方法，通過骨干車輛轉(zhuǎn)發(fā)消息減少轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，從而降低轉(zhuǎn)發(fā)時延，實現(xiàn)低時延通信。

1.通信場景

本方案提出的基于骨干車輛轉(zhuǎn)發(fā)的低時延通信方案場景模型如圖1所示。考慮高速公路同方向雙車道v2v通信場景，每輛處于v2v通信中的車輛配置都有obu(on-boardunit)，且在每個obu上都安裝有無線接口，依據(jù)道路條件和車輛密度為車輛設(shè)置有效通信范圍(r)，該通信范圍可靈活設(shè)定。此外，每輛處于通信范圍中的車都可以通過gps和數(shù)字地圖獲取相鄰車輛節(jié)點的位置和距離。

v2v通信場景中的車輛周期性的發(fā)送問候消息，相互交換位置、速度、發(fā)射功率以及天線高度等狀態(tài)信息，每輛車綜合考慮影響車輛轉(zhuǎn)發(fā)能力的各種狀態(tài)信息，按照一定的規(guī)則計算得到相鄰車輛的通信能力值，并在下一次問候消息交換時進行更新。

s是信源車輛，f1、f2為骨干車輛b之間的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，v為普通車輛。

2.消息轉(zhuǎn)發(fā)流程

對于通信場景中的消息轉(zhuǎn)發(fā)流程，下面給出詳細說明。在轉(zhuǎn)發(fā)之前，首先s通過周期性的問候消息能夠獲知其通信范圍r之內(nèi)所有相鄰車輛的速度、天線高度等狀態(tài)信息，并按照一定的規(guī)則綜合考慮所有影響轉(zhuǎn)發(fā)能力的各種因素(可靈活設(shè)定)計算得到所有相鄰車輛的通信能力值(cv)，該通信能力值可以用信道容量、帶寬、接收和發(fā)射功率等綜合表示，并建立相應(yīng)的能力值表。通過對能力值的比較，s能獲知其所在范圍內(nèi)能力值最高的車輛為f1，即骨干車輛。如圖2所示，在s發(fā)現(xiàn)緊急情況之后，消息轉(zhuǎn)發(fā)步驟如下：

步驟1：一旦s發(fā)現(xiàn)緊急情況，就產(chǎn)生一個緊急消息(em)，并分發(fā)給所有的相鄰車輛。

步驟2：s根據(jù)當前能力值表對每輛車的能力值做出判定，如果該車輛能力值最大，就激活該車輛作為骨干車輛，如圖1中f1。反之，則判定該車輛為普通車輛，僅接收信源發(fā)送的消息而不進行轉(zhuǎn)發(fā)。

步驟3：f1接收到緊急消息和激活信息之后，就立即向信源回傳一個反饋信息(ack/nack)。

步驟4：s收到反饋信息之后，對反饋信息作出判定，如果反饋信息為ack，表示f1成功接收到em，那么s就不再選擇轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)消息。如果反饋信息為nack，表示f1未成功接收em，s就判定f1失效。

步驟5：f1失效后，s從剩余的車輛中按照步驟1、2、3重新選擇骨干車輛轉(zhuǎn)發(fā)消息。

步驟6：骨干車輛成功作為唯一的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)消息之后，就作為新的信源節(jié)點重復以上步驟選擇f2繼續(xù)向遠處轉(zhuǎn)發(fā)消息，直到消息到達所有車輛。

以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種車聯(lián)網(wǎng)通信中基于骨干車輛轉(zhuǎn)發(fā)的低時延傳輸方法，應(yīng)用于高速公路環(huán)境下的V2V(vehicle?to?vehicle)通信場景，該方法在某一車輛接收到新事件消息時，向有效通信范圍內(nèi)的所有相鄰車輛轉(zhuǎn)發(fā)該新事件消息，同時根據(jù)各相鄰車輛的通信能力值，選取并激活當前通信能力值最高的一相鄰車輛作為骨干車輛，其它相鄰車輛為普通車輛，僅骨干車輛轉(zhuǎn)發(fā)所述新事件消息，普通車輛僅接收所述新事件消息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過骨干車輛轉(zhuǎn)發(fā)消息減少轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，從而降低轉(zhuǎn)發(fā)時延，實現(xiàn)低時延通信。

技術(shù)研發(fā)人員：郭愛煌;閆嘉川
受保護的技術(shù)使用者：同濟大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.27
技術(shù)公布日：2017.09.29