一種在車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，具體是一種在車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著嵌入式技術(shù)和無線通信技術(shù)的發(fā)展，車輛裝有不同的傳感器收集相關(guān)狀態(tài)信息，并通過車載通信模塊與其他車輛交換信息，從而形成移動(dòng)自組網(wǎng)(Mobile Ad Hoc
Networks, MANET)的一種新應(yīng)用形態(tài)-車載自組網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad Hoc Networks,
VANET)。VANET在行駛安全、交通優(yōu)化和車載娛樂等方面有著重要的作用，它是智能交通不可或缺的部分。
[0003]網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖僮兓?、無線傳輸?shù)牟豢煽啃?、車輛間實(shí)時(shí)安全信息嚴(yán)格的時(shí)延限制和高可靠性要求等是VANET走向?qū)嶋H應(yīng)用所面臨的諸多挑戰(zhàn)。目前，VANET的MAC層標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.1lp試圖用于解決上述問題，但由于基于CSMA/CA以競(jìng)爭(zhēng)的方式訪問無線信道，該標(biāo)準(zhǔn)不能保證車輛及時(shí)可靠地訪問無線信道，從而不能保證車輛間實(shí)時(shí)安全信息及時(shí)可靠地傳輸。此外，IEEE 802.1lp不能對(duì)廣播的信息進(jìn)行確認(rèn)，并會(huì)產(chǎn)生“廣播風(fēng)暴”問題。為了避免VANET節(jié)點(diǎn)訪問信道的不確定性，有人基于TDMA (Time Divis1n MultipleAccess)方法提出了分布式TDMA方法。在分布式TDMA方法中，信道以幀(Frame)為單位在時(shí)間上進(jìn)行分割，每一幀再分割成若干時(shí)隙(Slot)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)隙，且只能在自身對(duì)應(yīng)的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)。分布式TDMA方法使得節(jié)點(diǎn)在確定的時(shí)間內(nèi)訪問無線信道，并且消去了隱藏節(jié)點(diǎn)的影響。
[0004]無線信號(hào)衰減、車輛高速移動(dòng)和車輛本身對(duì)無線信號(hào)的阻擋使得VANET中的無線傳輸并不可靠。
[0005]在對(duì)上述分布式TDMA方法的研究和實(shí)踐中，
如果節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前對(duì)應(yīng)時(shí)隙內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，該節(jié)點(diǎn)必須等待其下一幀的對(duì)應(yīng)時(shí)隙才能重新發(fā)送數(shù)據(jù)，即使當(dāng)前幀還剩下一定數(shù)量的空閑時(shí)隙。顯然，該方法沒有充分地利用無線信道資源。此外，由于間隔時(shí)間短，在下一幀的對(duì)應(yīng)時(shí)隙內(nèi)無線信道狀態(tài)幾乎保持不變，即使節(jié)點(diǎn)在該時(shí)隙內(nèi)重新發(fā)送數(shù)據(jù)，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)也幾乎不能接收到數(shù)據(jù)，且浪費(fèi)了其他數(shù)據(jù)的發(fā)送機(jī)會(huì)。這種情況下，如果通過其他信道(如附近其他節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信道)來發(fā)送傳輸失敗的數(shù)據(jù)則會(huì)提高數(shù)據(jù)發(fā)送成功概率。雖然多樣性和信道編碼技術(shù)能夠修復(fù)信道從而提高無線傳輸?shù)目煽啃院途W(wǎng)絡(luò)吞吐量，但這些技術(shù)會(huì)帶來額外的硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)開銷。
[0006]現(xiàn)有分布式TDMA方法中，如果節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前對(duì)應(yīng)時(shí)隙內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，該節(jié)點(diǎn)必須等待其下一幀的對(duì)應(yīng)時(shí)隙才能重新發(fā)送數(shù)據(jù)，即使當(dāng)前幀還剩下一定數(shù)量的空閑時(shí)隙。顯然，該方法沒有充分地利用無線信道資源。此外，由于間隔時(shí)間短，在下一幀的對(duì)應(yīng)時(shí)隙內(nèi)無線信道狀態(tài)幾乎保持不變，即使節(jié)點(diǎn)在該時(shí)隙內(nèi)重新發(fā)送數(shù)據(jù)，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)也幾乎不能接收到數(shù)據(jù),且浪費(fèi)了其他數(shù)據(jù)的發(fā)送機(jī)會(huì)。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種在車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)分布式TDMA方法存在的問題。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種在車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，其特征在于:基于TDMA的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)在其對(duì)應(yīng)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，由于無線傳輸?shù)膹V播特性，附近其他節(jié)點(diǎn)也接收到數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)傳輸失敗，則選擇當(dāng)前幀附近其他節(jié)點(diǎn)，利用附近其他節(jié)點(diǎn)自身對(duì)應(yīng)的空閑TDMA時(shí)隙重新發(fā)送傳輸失敗的數(shù)據(jù)。
[0009]所述的一種在車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，其特征在于:數(shù)據(jù)傳輸過程中使用了一種CoTDMA的數(shù)據(jù)包，CoTDMA的數(shù)據(jù)包包含的域有Preamble、PHY Header、MACHeader、巾貞信息域 Frame Informat1n、待發(fā)送數(shù)據(jù) Payload Data、CRC 和 COOP Header,其中域COOP Header中有節(jié)點(diǎn)當(dāng)前位置Posit1n,待發(fā)送數(shù)據(jù)Payload Data的最初源節(jié)點(diǎn)ID號(hào)Source ID,節(jié)點(diǎn)在上一巾貞中已成功接收數(shù)據(jù)的Source ID:1D_1、ID-2、…、ID_n, η決定于上一幀已成功接收數(shù)據(jù)的時(shí)隙數(shù)；
如果待發(fā)送數(shù)據(jù)的Source ID與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)相同，則表明待發(fā)送數(shù)據(jù)屬于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，否則來源于其他節(jié)點(diǎn)，即對(duì)應(yīng)了節(jié)點(diǎn)協(xié)助其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送傳輸失敗的數(shù)據(jù)。
[0010]所述的一種在車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，其特征在于:數(shù)據(jù)發(fā)送步驟為:
(1)信道獲取:信道以幀為單位在時(shí)間上進(jìn)行分割，每一幀再分割成若干時(shí)隙。節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽信道的使用情況，當(dāng)監(jiān)聽一次數(shù)據(jù)傳輸后，節(jié)點(diǎn)在包頭的巾貞信息域Frame Informat1n中標(biāo)注相關(guān)標(biāo)志信息，這些標(biāo)志信息反映了相鄰節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙占用情況，各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過交換包頭中的巾貞信息域Frame Informat1n巾貞信息域Frame Informat1n,判斷出兩跳范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙占用情況，并選擇一空閑時(shí)隙作為自身對(duì)應(yīng)的時(shí)隙，節(jié)點(diǎn)基于兩跳范圍內(nèi)的時(shí)隙占用信息選擇時(shí)隙，且只在自身對(duì)應(yīng)的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)；
(2)數(shù)據(jù)發(fā)送:源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，如果在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)隨后發(fā)送數(shù)據(jù)的C00PHeader域中包含源節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)，即ID_1、ID_2、…、ID_n中包含源節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)，則表明目標(biāo)節(jié)點(diǎn)已成功接收到源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，否則未接收到數(shù)據(jù)，此時(shí)啟用協(xié)助發(fā)送；
(3)協(xié)助發(fā)送:源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送失敗時(shí)，從當(dāng)前幀中選擇協(xié)助節(jié)點(diǎn)，協(xié)助節(jié)點(diǎn)重新發(fā)送源節(jié)點(diǎn)傳輸失敗的數(shù)據(jù)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，選取的協(xié)助節(jié)點(diǎn)需同時(shí)滿足如下四個(gè)條件:a)節(jié)點(diǎn)成功接收到源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)；b)節(jié)點(diǎn)在其時(shí)隙到來前沒有偵聽到其他節(jié)點(diǎn)協(xié)助發(fā)送源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)；c)節(jié)點(diǎn)在其時(shí)隙內(nèi)沒有數(shù)據(jù)需要發(fā)送；d)節(jié)點(diǎn)在源節(jié)點(diǎn)的一跳傳輸范圍內(nèi)且與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在源節(jié)點(diǎn)的同側(cè)。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用基于TDMA的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的空閑時(shí)隙，協(xié)助發(fā)送傳輸失敗的數(shù)據(jù)，從而充分利用無線信道資源，提高了數(shù)據(jù)發(fā)送成功概率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的CoTDMA數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的節(jié)點(diǎn)S到節(jié)點(diǎn)D的數(shù)據(jù)傳輸失敗的示意圖。
[0014]圖3a是本發(fā)明實(shí)施例提供的節(jié)點(diǎn)H2協(xié)助節(jié)點(diǎn)S發(fā)送傳輸失敗的數(shù)據(jù)的示意圖。
[0015]圖3b是本發(fā)明實(shí)施例提供的節(jié)點(diǎn)H2協(xié)助節(jié)點(diǎn)S發(fā)送傳輸失敗的數(shù)據(jù)的另一示意圖。
[0016]圖3c是本發(fā)明實(shí)施例提供的節(jié)點(diǎn)H2協(xié)助節(jié)點(diǎn)S發(fā)送傳輸失敗的數(shù)據(jù)的另一示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參見圖1所示，一種在車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，基于TDMA的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)在其對(duì)應(yīng)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，由于無線傳輸?shù)膹V播特性，附近其他節(jié)點(diǎn)也接收到數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)傳輸失敗，則選擇當(dāng)前幀附近其他節(jié)點(diǎn)，利用附近其他節(jié)點(diǎn)自身對(duì)應(yīng)的空閑TDMA時(shí)隙重新發(fā)送傳輸失敗的數(shù)據(jù)。
[0018]數(shù)據(jù)傳輸過程中使用了一種CoTDMA的數(shù)據(jù)包，CoTDMA的數(shù)據(jù)包包含的域有Preamble> PHY Header> MAC Header、巾貞信息域 Frame Informat1n、待發(fā)送數(shù)據(jù) PayloadData、CRC和COOP Header，其中域COOP Header中有節(jié)點(diǎn)當(dāng)前位置Posit1n，待發(fā)送數(shù)據(jù)Payload Data的最初源節(jié)點(diǎn)ID號(hào)Source ID,節(jié)點(diǎn)在上一巾貞中已成功接收數(shù)據(jù)的SourceID:ID-U ID-2,...、ID-n，η決定于上一幀已成功接收數(shù)據(jù)的時(shí)隙數(shù)；
如果待發(fā)送數(shù)據(jù)的Source ID與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)相同，則表明待發(fā)送數(shù)據(jù)屬于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，否則來源于其他節(jié)點(diǎn)，即對(duì)應(yīng)了節(jié)點(diǎn)協(xié)助其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送傳輸失敗的數(shù)據(jù)。
[0019]數(shù)據(jù)發(fā)送步驟為:
(1)信道獲取:信道以幀為單位在時(shí)間上進(jìn)行分割，每一幀再分割成若干時(shí)隙。節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽信道的使用情況，當(dāng)監(jiān)聽一次數(shù)據(jù)傳輸后，節(jié)點(diǎn)在包頭的巾貞信息域Frame Informat1n中標(biāo)注相關(guān)標(biāo)志信息，這些標(biāo)志信息反映了相鄰節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙占用情況，各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過交換包頭中的巾貞信息域Frame Informat1n巾貞信息域Frame Informat1n,判斷出兩跳范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙占用情況，并選擇一空閑時(shí)隙作為自身對(duì)應(yīng)的時(shí)隙，節(jié)點(diǎn)基于兩跳范圍內(nèi)的時(shí)隙占用信息選擇時(shí)隙，且只在自身對(duì)應(yīng)的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)；
(2)數(shù)據(jù)發(fā)送:源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，如果在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)隨后發(fā)送數(shù)據(jù)的C00PHeader域中包含源節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)，即ID_1、ID_2、…、ID_n中包含源節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)，則表明目標(biāo)節(jié)點(diǎn)已成功接收到源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，否則未