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。
[0020]具体实施例:
本发明实施例提供一种在车辆自组织网络中利用空闲TDMA时隙协助发送数据的方法，下面将进行详细说明。
[0021]数据发送分两步。第一，信道获取。不同于IEEE 802.1lp以竞争的方式访问无线信道，基于TDMA提出了一种名为ADHOC MAC的分布式TDMA方法。在ADHOC MAC中，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, FI)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FI，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，避免了信道访问冲突和隐藏节点的影响。但该方法要求网络实现精确的时间同步，以便节点能够准确判断帧和帧中每一时隙的起始时间。随着导航系统的普及，车辆可通过航系统中的GPS系统获知自身的位置信息，并利用GPS脉冲信号实现时间同步。如果GPS信号丢失，仍可利用GPS接收器中的振荡器来实现较长时间的同步。
[0022]其二，协助发送数据。图1所示为处于MAC层的CoTDMA数据包结构。域中的相关ID号为节点标识。每个节点随机产生自身的ID号，如果发现自身的ID号与其他节点的ID号相同，则更改自身的ID号。ID号比MAC地址长度短，在包头中采用ID号来标识节点有效地减小了数据包大小。为实现其他节点协助发送传输失败的数据功能，本文在包头中增加了 COOP Header域,其中，Posit1n为节点当前位置，Source ID为待发送数据(PayloadData)的最初源节点ID号，ID_1、ID-2、…、ID_n为节点在上一帧中已成功接收数据的Source ID,η决定于上一巾贞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(对应了节点协助其他节点发送传输失败的数据)。
[0023]如图2所示，节点S发送数据到目标节点D，如果在D随后发送数据的COOP Header域中包含S的ID号(B卩ID-1、ID-2、…、ID_n中包含S的ID号)，则表明D已成功接收到S数据，否则未接收到数据。即通过包头中的COOP Header域，节点可以对已发送数据的接收情况进行确认。需要指出的是，即使节点在对应时隙内没有数据需要发送，节点也要发送Payload Data为空的虚拟数据包(du_y packet)。在分布式TDMA方法中，每个节点对应一个时隙，节点在自身对应的时隙内发送虚拟包不会产生与其他节点竞争信道的问题，也不会产生任何形式的信道拥塞，但能使VANET中的节点更好地协调分配时隙。
[0024]如图3所示，表示图2中的节点H2协助节点S发送数据的情况。图3a表明，节点H1、H2、H3在S的一跳传输范围内，当S发送数据到D时，如果它们接收到S数据，则将数据保存在自身的缓存中(H1、H2、H3可通过包头中的MAC Header域获知数据发往的目标节点)；图3b表明，在H2时隙到来前，如果H2接收到D的数据，但在其COOP Header域中没有发现S的ID号，则H2判断出D没有成功接收到S数据；图3b表明，在H2时隙到来前，H2没有侦听到其他节点协助发送S数据，且在自身的时隙内没有数据需要发送，则H2在其时隙内协助S发送数据。H2发送完S数据后，附近其他节点侦听到H2已协助S发送数据，这些节点不再协助发送S数据。
[0025]S发送数据失败时，当前帧中能够协助S重新发送数据的节点称为S的协助节点。综上，当节点S发往目标节点D的数据失败时，如果满足下面条件，则节点H2协助S发送数据:
1)H2成功接收到S数据；
2)H2在其时隙到来前没有侦听到其他节点协助发送S数据；
3)H2在其时隙内没有数据需要发送；
4)H2在S的一跳传输范围内且与目标节点D在S的同侧(如图2所示)。
[0026]由于S的一跳范围内且与目标节点D异侧的节点到D的范围包含了 S到D的范围，且数据传输方向相同，所以这些节点到D与S到D有着相似的信道状态(S到D的数据传输已失败)，且间距更大。因此，这些节点能够成功协助S发送数据的概率小。选与D同侧的节点为协助节点不但避免了上述情况，而且这些节点到D的平均间距较小。协助节点H2通过GPS系统获知自身的位置信息,从S、D的数据包包头中获知S、D的位置信息(包头中的Posit1n域保存了节点位置信息)。基于这些节点的位置信息，H2判断自身是否位于S的一跳范围内且与D同侧。
[0027]CoTDMA仅利用协助节点的空闲时隙重新发送传输失败的数据，没有影响到网络中的正常数据传输，也没有增加额外的网络开销。
【主权项】
1.一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。
2.根据权利要求1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、PHYHeader、MAC Header、巾贞信息域 Frame Informat1n、待发送数据 Payload Data、CRC 和 COOPHeader,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，节点在上一帧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。
3.根据权利要求1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COOPHeader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。
【专利摘要】本发明公开了一种在车辆自组织网络中发送数据的方法，提高了数据发送的成功概率和网络吞吐量。本发明的方法利用其他节点对应的空闲TDMA时隙来重新发送传输失败的数据。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，利用其自身对应的空闲时隙重新发送传输失败的数据。
【IPC分类】H04L29-08
【公开号】CN104618483
【申请号】CN201510056421
【发明人】张建军, 刘征宇, 陈振, 向天天
【申请人】合肥工业大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月3日