一种车载自组网中车辆均匀分布下的分层多跳链路方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及车载自组网技术领域，特别是设及一种车载自组网中车辆均匀分布下 的分层多跳链路方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在车载自组网（Vehicular Ad Hoc化twork，W下简称VANET)中，车辆可W 和车辆通信，同时车辆也可W和车辆节点和路边单元(Road Side化ite，W下简称RSU)进 行通信。当移动车辆需要向RSU发送数据、请求服务或接入外网时，移动车辆需要与RSU进行 通信。信息W多跳的方式传送到RSU，由于普通车辆的传输半径是一定的，所W距离RSU越远 的车辆发出的信息，在传输过程中所需要的跳数就越多，相应的传输时延就会越大，如图1 的场景实例。如何有效的减小传输时延是VANET技术的一大挑战，也是众多研究机构和企业 的热点研究内容。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种车载自组网中车辆均匀分布下的分层多 跳链路方法，能有效减少数据传输过程中的时延。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种车载自组网中车辆均匀分 布下的分层多跳链路方法，车辆在道路上均分分布，普通移动车辆的传输半径相等，并且在 一跳范围的车辆定期交换位置信息；当路边单元能够覆盖整条道路时，包括:向内逐层递进 的分层方法，上行链路方法，分层链路的初始化和更新；当路边单元不能够覆盖整条道路 时，包括:向外渐进拓展的分层方法，上行链路方法，分层链路的初始化和更新。
[0005] 所述路边单元能够覆盖整条道路是指道路上的任何车辆都能够一跳接收到来自 某个路边单元广播的信息，并位于某一个路边单元的覆盖范围内。
[0006] 所述路边单元能够覆盖整条道路时向内逐层递进的分层方法是指在路边单元覆 盖范围R内的一半处选定第一层接入帮助点，继续在第一层接入帮助点的覆盖范围R/2内的 一半处选定第二层接入帮助点，W此类推，依次逐层递进选取其他层的接入帮助点。
[0007] 所述路边单元能够覆盖整条道路时上行链路方法是指移动节点将通过比较传统 多跳和借助不同接入帮助点的帮助方式传输数据所需时延，选取时延最小的链路作为自己 的上行链路;比较时延时假定一跳所用的延时是一样的，时延计算简化为链路跳数的计算。 [000引所述路边单元能够覆盖整条道路时分层链路的初始化和更新是指路边单元广播 包含分层数和每一层接入帮助点位置的信息，所有移动车辆接收到后将于自身位置比较， 距离接入帮助点位置最近的车辆将成为该层的接入帮助点，并相应改变自己的传输半径。
[0009] 所述路边单元不能够覆盖整条道路是指存在车辆位于路边单元的覆盖范围外，不 能一跳接收来自某个路边单元广播的信息，而是需要其他车辆转发，才能接收到。
[0010] 所述路边单元不能够覆盖整条道路时向外渐进拓展的分层方法是指在路边单元 两边远离路边单元的方向依次选取接入帮助点，每个方向上每层上只有一个接入帮助点。
[0011] 所述路边单元不能够覆盖整条道路时上行链路方法是指移动节点将数据传输到 距离自己最近的层级最高的接入帮助点，由该接入帮助点将数据传输到更高的接入帮助 点，直至数据被路边单元接收。
[0012] 所述路边单元不能够覆盖整条道路时分层链路的初始化和更新是指路边单元广 播包含分层数和每一层接入帮助点位置的信息，所有接收到广播信息的移动车辆接收到后 首先将所有位置与自身位置比较，距离接入帮助点位置最近的车辆将成为该层的接入帮助 点，相应改变自己的传输半径，其次检测自己的位置是否大于或大于路边单元覆盖范围内 距离路边单元最远的接入帮助点的位置，如果是将转发收到的该广播信息，否则不转发。 [oou]有益效果
[0014] 由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有W下的优点和积极效 果:本发明在车载网络建立W后，车载网络中的车辆可W进行通信并获取通信范围内节点 的位置信息，从而能有效减少链路的时延，提高车载自组网的服务质量。
【附图说明】
[0015] 图1是场景实例图；
[0016] 图2是RSU覆盖整个道路时层数为2的分层情况图；
[0017] 图3是RSU覆盖整个道路时上行链链路方案确定的流程图；
[0018] 图4是RSU覆盖整个道路时链路初始化及更新过程流程图；
[0019] 图5是RSU覆盖整个道路时初始化及更新后的场景图；
[0020] 图6是RSU不能覆盖整个道路时层数为3的分层情况图；
[0021 ]图7是RSU不能覆盖整个道路时链路初始化及更新过程流程图；
[0022] 图8是RSU覆盖整个路面时最优分层数分析图；
[0023] 图9是RSU不能覆盖整个路面时平均时延与分层数的关系图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，运些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可W对本发明作各种改动或修改，运些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0025] 本发明的实施方式设及一种车载自组网中车辆均匀分布下的分层多跳链路方法， 车辆在道路上均分分布，普通移动车辆的传输半径相等，并且在一跳范围的车辆定期交换 位置信息；当路边单元能够覆盖整条道路时，包括：向内逐层递进的分层方法，上行链路方 法，分层链路的初始化和更新；当路边单元不能够覆盖整条道路时，包括：向外渐进拓展的 分层方法，上行链路方法，分层链路的初始化和更新。
[0026] 第一种情况，当RSU的数量足够，能够覆盖整个路面时
[0027] 1.链路分层的方法
[0028] 在RSU的覆盖范围R内，在RSU两边选取距离RS邮巨离为处的车辆节点作为第一层 的移动接入帮助点(Accessing Help化int，W下简称AHP)即AHPl，故AHPl的个数为2 ,AHPl 的初始传输半径为 ；
[0029] 在AHPl两边距离AHPl距离为
处的车辆节点作为第二层的AHP即AHP2,故AHP2的 个数为4, AHP2的初始传输半径为
[0030] 在AHP2两边距离AHP2距离为
处的车辆节点作为第S层的AHP即AHP3,故AHP3的 个数为8，AHP3的初始传输半径为
[0031] 依次类推，根据实际情况可W按此方法一直分层下去，通过分析链路最大延时Dmax 与分层数k的数学模型：
[0032] Min Dmax = IMk)
[0033] 得出使Dmax最小的分层数量k。图2为层数为2的分层情况图。
[0034] 2.上行链路方案
[0035] 根据该分层方法我们提出如下数据上行链路方案(假设该链路分层数为k):
[0036] 当车辆位于AHPk和R洲之间或者AHPk与最远R洲覆盖范围R处时，车辆将比较W下 两种上行链路方式所需的跳数：
[0037] 1)传统多跳方式，不借助AHP的帮助；
[0038] 2)借助分层系统将数据传给AHPk,AHPk将数据再转发至A册k-1，W此类推直至数 据被转发至RSU;
[0039] 车辆将两种方式所需的跳数进行比较，选择较小跳数的上行链路进行数据转发。
[0040] 当车辆位于两个A册之间（A册i和A册i-1)时，车辆将比较W下下S种方式所需的 跳数：
[0041 ] 1)传统多跳方式，不借助AHP的帮助；
[0042] 2)借助分层系统将数据传给AHPi ,AHPi将数据再转发至A册i-1，W此类推直至数 据被转发至RSU;
[0043] 3)借助分层系统将数据传给AHPi-I ,AHPi-I将数据再转发至AHPi-2, W此类推直 至数据被转发至RSU;
[0044] 车辆将=种方式所需的跳数进行比较，选择较小跳数的上行链路进行数据转。图3 为上行链链路方案确定的流程图（假定最优分层数为2)。
[0045] 3.链路初始化及维护过程
[0046] 链路的初试化和维护过程包括：
[0047]通过分析链路最大时延和最优化算法后，确定了最优分层数kaRSU向在自己覆盖 范围的所有车辆广播消息，该消息包括最优分层数k和每一层的车辆所处的位置，即PU(表 示第i层的第j个位置，其中j = l，2,. . .，2^)。
[0048]当道路上的车辆收到广播信息后，将自己的位置和PU依次进行比较，将距离差小 于!(!为一般车辆的传输半径）的Pij筛选出来，记为Piljl。将自己一跳W内的车辆的位置和 PiUi依次进行比较，距离PiUi最近的节点成为第j个AHPi,位于分层链路的第i层，并且改变 自己的传输半径变为化j，W减小链路时延。所有AHP确定后，每隔VT时