功率判断是否需要合作节点，判断依据是源节点S与目的节点D之间的传输成功率 Psu。。ess，如果Psu。。ess小于阔值60%，则需要合作节点；如果需要合作节点，则选择当前节点和 目的节点之间CV值最佳邻居节点作为合作节点，CV值的具体计算过程是： 设当前节点S、和目的节点D的位置分别是山和(?，心)，Nd为源节点和目的节点间 的邻居节点集合，对于任意一个节点NENd,其坐标为(?,?)，则节点N的CV值为：
式中r为通信半径;确定合作节点编号并写入其发送数据包的包头，然后发送数据包。 如果不是则不需要合作节点，直接发送数据包。
[001引本发明利用NS2.35网络仿真平台来进行性能测试。其中，我们提出的车载自组网 中最优合作节点的选择方法称为OCA-MAC协议。试验比较了选择距离当前节点的最远邻居 节点作为转发节点的FART肥ST协议，随机选择邻居节点的作为合作节点的CAH-MAC协议，W 及无线车载车网目前使用的802.1 Ip协议。实验的缺省设置参数值如下： 道路长度为1000 m，传输范围300m，时隙长度0.01S，两跳传输范围内车辆节点数目为60 辆，无线信道速率为IMbps,选择道路最前端的车辆节点作为发送数据的起始点。
[0014]由实验结果图可W看出在我们的实验参数设置下，图2显示FART皿ST协议会导致 每一个转发点都会有较高的重传次数。图3显示CAH-MAC协议在加入辅助合作点后，大部分 转发节点在辅助点的参与下降低了重传次数。但是由于其辅助接点选择的随机性，在个别 传输过程中仍会有较高的重传次数。而OCA-MAC协议对辅助点进行了最优选择，从而使得传 输不再因为辅助点选择错误而失败。图4显示了 OCA-MAC协议中所有的转发节点均没有了重 传，进一步提高了传输效率。
[001引图5、图6和图7分别是S种协议中每辆车的收包时间。图5显示FART皿ST协议会导 致每一个转发点都会有较高的重传次数，因此其每俩车的收包时间在高重传的情况下都会 有很大的延时。图6显示CAH-MAC协议在加入辅助点后，由于大部分转发节点在辅助点的参 与下降低了重传次数，因此降低了每俩车的收包延时。所W相较于FART皿ST，CAH-MAC将延 时降低了 25%左右。而图7中的OCA-MAC协议避免了因辅助点选择错误导致的重传，从而在收 包延时上相对于CAH-MA邱華低了 10%，具有最好的性能。
[0016]图8、图9和图10分别是在改变节点数目的情况下各个协议的性能比较。其中，图8 显示了节点总数变大，即车辆密度变大对传播延时的影响。我们可W看出当车辆密度增加 时，FART皿ST XAH-MAC和802.1 Ip协议的传输延时均有增加，而OCA-MAC协议的传输延时却 保持相对稳定。在节点数目达到300左右的时候，相对于目前的CAH-MAC协议，OCA-MAC协议 将延时减少了约15%。运是因为在点数增多的情况下，可供选择的辅助点增多。相对于CAH-MAC协议的随机选择方法，OCA-MAC协议每次均会选择最佳的辅助点，从而使得在节点数目 增加的情况下保持延时的稳定，获得最小的延时。
[0017]图9是节点数目变化时对传输固敞的影响。当车辆密度增加时，FART肥ST XAH-MAC 和802. Ilp协议的传输跳数均有增加，而OCA-MAC协议通过优选信道质量最好的合作节点从 而达到最少的传播跳数。
[0018] 图10是节点数目改变的情况下各协议的发包成功率。由图可W看出当车辆密度增 加时，FART肥ST和802. Ilp协议两种协议的发包成功率随节点数目的增多而降低。在节点密 度小的时候，因为可供选择的辅助合作点很少，CAH-MAC协议和OCA-MAC协议的发包成功率 近似。在密度增加的情况下，OCA-MAC协议保证每次均会选择最佳的辅助节点进行转发，从 而使得发包成功率能够稳定在80%W上。
[0019] 图11、图12和图13分别是通信范围发生变化时各个协议的性能比较。其中，图11是 通信范围变化时对传输跳数的影响。由图可W得出，在通信范围增大时，四种协议的传播跳 数均减少，并且OCA-MAC协议相对于CAH-MAC协议传播跳书减少约20%。
[0020] 图12显示了随着通信范围的增大，四种协议的传输次数减少，使得通信延时均减 少。其中，相对于CAH-MC协议，OCA-MC协议将延时减少了约10%。
[0021] 图13是通信成功率与通信范围的关系。随着通信范围的增大，四种协议的通信成 功率均保持稳定。相对于CAH-MAC协议，OCA-MAC协议将通信成功率提升了约10%。
【主权项】
1. 一种高动态车载自组网络中基于TDMA协议的最优合作点选择方法，其特征在于:将 高动态车载自组网络的无线信道划分时帖，该时帖包括控制帖和和业务帖，再分别将控制 帖和业务帖划分成若干个子时隙，将每辆车定义为一个节点，每个节点的处理流程如下： 步骤一:将信道划分时帖，该时帖包括控制帖和和传输帖，再分别将控制帖 和传输帖划分成若干个子时隙，所有节点初始化，节点集合Node初始化为当前节点的 信息，其中编号id、经度坐标X、缔度坐标y信息初始化为当前节点的实时信息;合作节点标 志位H、预约控制时隙i、预约业务时隙编号j和预约合作转发时隙h初始化为空； 步骤二：当前节点持续监听信道至一个完整帖结束后选择空的控制时隙作为其预约控 制时隙i，选择空的业务时隙作为其预约业务时隙j ; 步骤Ξ:当前节点判断当前时隙类型，是控制时隙则转入步骤四；是业务时隙则转入步 骤六； 步骤四；当前节点判断时隙是否为预约控制时隙i，如果不是则在该时隙接收邻居节点 发送的控制包，依据该控制包中邻居节点的当前经度坐标X和缔度坐标y来更新节点集合 Node的信息，并转入步骤Ξ;如果是则判断合作标志位Η是否为1，如果是则预约一个空闲时 隙作为合作时隙h并转入步骤五，如果标志位Η不是1则直接转入步骤五； 步骤五：当前节点将其编号id、经度坐标X、缔度坐标y、预约的控制时隙i、业务时隙编 号j和合作时隙h写入控制包，并在发送该控制包后转入步骤Ξ; 步骤六;如果当前时隙是合作时隙h，当前节点转发所收到的业务数据，将合作标志位Η 置0,并转入步骤Ξ;如果不是，当前节点判断当前时隙是否为业务时隙j，如果是则转步骤 屯，否则转步骤八； 步骤屯：当前节点根据其与目的节点间的传输成功率判断是否需要合作节点，判断依 据是源节点S与目的节点D之间的传输成功率Psuccess，如果psuccess小于阔值60%，则需要合作 节点；如果需要合作节点，则选择当前节点和目的节点之间CV值最大邻居节点作为合作节 点，CV值的具体计算过程是： 设当前节点S、和目的节点D的位置分别是(J,，山和(?，说），Nd为源节点和目的节点间 的邻居节点集合，对于任意一个节点NENd，其坐标为(却，机），则节点N的CV值为：式中r为通信半径;确定合作节点编号并写入其发送数据包的包头，然后发送数据包后 转入步骤Ξ;如果不需要合作节点，则直接发送数据包后转入步骤Ξ; 步骤八：当前节点接收数据包，读取数据包头中的合作信息字段，判断当前节点是否为 合作节点，如果是则置其合作标志Η为1，然后转入步骤Ξ;否则直接转入步骤Ξ。
【专利摘要】本发明公开了一种在高动态车载自组网络中基于TDMA协议的最优合作点选择方法。将信道划分时帧，该时帧包括控制帧和和传输帧，再分别将控制帧和传输帧划分成若干个子时隙，根据当前节点与目的节点间的传输成功率判断是否需要合作节点，判断依据是源节点<i>S</i>与目的节点<i>D</i>之间的传输成功率<i>p</i>success，如果<i>p</i>success小于阈值60%，则需要合作节点；如果需要合作节点，则选择当前节点和目的节点之间CV值最大邻居节点作为合作节点。本发明在车辆转发数据时，根据车辆位置和信道状态选择更优的合作节点，可以提高数据传输的成功率，减少转发次数，降低通信延时，从而提高网络传输效率。
【IPC分类】H04W40/38, H04L29/08, H04W40/22, H04W4/04, H04W84/18
【公开号】CN105554107
【申请号】CN201510937188
【发明人】黄家玮, 都鑫
【申请人】中南大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月14日