一种在车辆自组织网络中发送数据的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆自组织网络数据传输领域，具体是一种在车辆自组织网络中发送数据的方法。
【背景技术】
[0002]随着嵌入式技术和无线通信技术的发展，车辆装有不同的传感器收集相关状态信息，并通过车载通信模块与其他车辆交换信息，从而形成移动自组网(Mobile Ad Hoc
Networks, MANET)的一种新应用形态-车载自组网络(Vehicular Ad Hoc Networks,
VANET)。VANET在行驶安全、交通优化和车载娱乐等方面有着重要的作用，它是智能交通不可或缺的部分。
[0003]网络拓扑的快速变化、无线传输的不可靠性、车辆间实时安全信息严格的时延限制和高可靠性要求等是VANET走向实际应用所面临的诸多挑战。目前，VANET的MAC层标准IEEE 802.1lp试图用于解决上述问题，但由于基于CSMA/CA以竞争的方式访问无线信道，该标准不能保证车辆及时可靠地访问无线信道，从而不能保证车辆间实时安全信息及时可靠地传输。此外，IEEE 802.1lp不能对广播的信息进行确认，并会产生“广播风暴”问题。为了避免VANET节点访问信道的不确定性，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，信道以帧(Frame)为单位在时间上进行分割，每一帧再分割成若干时隙(Slot)。每个节点对应一个时隙，且只能在自身对应的时隙内发送数据。分布式TDMA方法使得节点在确定的时间内访问无线信道，并且消去了隐藏节点的影响。
[0004]无线信号衰减、车辆高速移动和车辆本身对无线信号的阻挡使得VANET中的无线传输并不可靠。
[0005]在对上述分布式TDMA方法的研究和实践中，
如果节点在当前对应时隙内数据发送失败，该节点必须等待其下一帧的对应时隙才能重新发送数据，即使当前帧还剩下一定数量的空闲时隙。显然，该方法没有充分地利用无线信道资源。此外，由于间隔时间短，在下一帧的对应时隙内无线信道状态几乎保持不变，即使节点在该时隙内重新发送数据，目标节点也几乎不能接收到数据，且浪费了其他数据的发送机会。这种情况下，如果通过其他信道(如附近其他节点到目标节点的信道)来发送传输失败的数据则会提高数据发送成功概率。虽然多样性和信道编码技术能够修复信道从而提高无线传输的可靠性和网络吞吐量，但这些技术会带来额外的硬件设备和网络开销。
[0006]现有分布式TDMA方法中，如果节点在当前对应时隙内数据发送失败，该节点必须等待其下一帧的对应时隙才能重新发送数据，即使当前帧还剩下一定数量的空闲时隙。显然，该方法没有充分地利用无线信道资源。此外，由于间隔时间短，在下一帧的对应时隙内无线信道状态几乎保持不变，即使节点在该时隙内重新发送数据，目标节点也几乎不能接收到数据,且浪费了其他数据的发送机会。
[0007]
【发明内容】
本发明的目的是提供一种在车辆自组织网络中发送数据的方法，以解决现有技术分布式TDMA方法存在的问题。
[0008]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
一种在车辆自组织网络中发送数据的方法，其特征在于:基于TDMA的车辆自组织网络中，节点在其对应时隙内发送数据，由于无线传输的广播特性，附近其他节点也接收到数据，如果数据传输失败，则选择当前帧附近其他节点，利用附近其他节点自身对应的空闲TDMA时隙重新发送传输失败的数据。
[0009]所述的一种在车辆自组织网络中发送数据的方法，其特征在于:数据传输过程中使用了一种CoTDMA的数据包，CoTDMA的数据包包含的域有Preamble、PHY Header、MACHeader、巾贞信息域 Frame Informat1n、待发送数据 Payload Data、CRC 和 COOP Header,其中域COOP Header中有节点当前位置Posit1n,待发送数据Payload Data的最初源节点ID号Source ID,节点在上一巾贞中已成功接收数据的Source ID:1D_1、ID-2、…、ID_n, η决定于上一帧已成功接收数据的时隙数；
如果待发送数据的Source ID与当前节点的ID号相同，则表明待发送数据属于当前节点，否则来源于其他节点，即对应了节点协助其他节点发送传输失败的数据。
[0010]所述的一种在车辆自组织网络中发送数据的方法，其特征在于:数据发送步骤为:
(1)信道获取:信道以帧为单位在时间上进行分割，每一帧再分割成若干时隙。节点监听信道的使用情况，当监听一次数据传输后，节点在包头的巾贞信息域Frame Informat1n中标注相关标志信息，这些标志信息反映了相邻节点的时隙占用情况，各个节点通过交换包头中的巾贞信息域Frame Informat1n巾贞信息域Frame Informat1n,判断出两跳范围内节点的时隙占用情况，并选择一空闲时隙作为自身对应的时隙，节点基于两跳范围内的时隙占用信息选择时隙，且只在自身对应的时隙内发送数据；
(2)数据发送:源节点发送数据到目标节点，如果在目标节点随后发送数据的C00PHeader域中包含源节点的ID号，即ID_1、ID_2、…、ID_n中包含源节点的ID号，则表明目标节点已成功接收到源节点数据，否则未接收到数据，此时启用协助发送；
(3)协助发送:源节点数据发送失败时，从当前帧中选择协助节点，协助节点重新发送源节点传输失败的数据到目标节点，选取的协助节点需同时满足如下四个条件:a)节点成功接收到源节点的数据；b)节点在其时隙到来前没有侦听到其他节点协助发送源节点的数据；c)节点在其时隙内没有数据需要发送；d)节点在源节点的一跳传输范围内且与目标节点在源节点的同侧。
[0011]本发明的优点是利用基于TDMA的车辆自组织网络中节点的空闲时隙，协助发送传输失败的数据，从而充分利用无线信道资源，提高了数据发送成功概率和网络吞吐量。
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例提供的CoTDMA数据包结构示意图。
[0013]图2是本发明实施例提供的节点S到节点D的数据传输失败的示意图。
[0014]图3a是本发明实施例提供的节点H2协助节点S发送传输失败的数据的示意图。
[0015]图3b是本发明实施例提供的节点H2协助节点S发送传输失败的数据的另一示意图。
[0016]图3c是本发明实施例提供的节点H2协助节点S发送传输失败的数据的另一示意图。
【具体实施方式】
[0017]参见图1所示，一种在车辆自组织网络中发送数据的方法，基于TDMA的车辆自组织网络中，节点在其对应时隙内发送数据，由于无线传输的广播特性，附近其他节点也接收到数据，如果数据传输失败，则选择当前帧附近其他节点，利用附近其他节点自身对应的空闲TDMA时隙重新发送传输失败的数据。
[0018]数据传输过程中使用了一种CoTDMA的数据包，CoTDMA的数据包包含的域有Preamble> PHY Header> MAC Header、巾贞信息域 Frame Informat1n、待发送数据 PayloadData、CRC和COOP Header，其中域COOP Header中有节点当前位置Posit1n，待发送数据Payload Data的最初源节点ID号Source ID,节点在上一巾贞中已成功接收数据的SourceID:ID-U ID-2,...、ID-n，η决定于上一帧已成功接收数据的时隙数；
如果待发送数据的Source ID与当前节点的ID号相同，则表明待发送数据属于当前节点，否则来源于其他节点，即对应了节点协助其他节点发送传输失败的数据。
[0019]数据发送步骤为:
(1)信道获取:信道以帧为单位在时间上进行分割，每一帧再分割成若干时隙。节点监听信道的使用情况，当监听一次数据传输后，节点在包头的巾贞信息域Frame Informat1n中标注相关标志信息，这些标志信息反映了相邻节点的时隙占用情况，各个节点通过交换包头中的巾贞信息域Frame Informat1n巾贞信息域Frame Informat1n,判断出两跳范围内节点的时隙占用情况，并选择一空闲时隙作为自身对应的时隙，节点基于两跳范围内的时隙占用信息选择时隙，且只在自身对应的时隙内发送数据；
(2)数据发送:源节点发送数据到目标节点，如果在目标节点随后发送数据的C00PHeader域中包含源节点的ID号，即ID_1、ID_2、…、ID_n中包含源节点的ID号，则表明目标节点已成功接收到源节点数据，否则未