专利名称：一种交通安全信息的多跳广播方法
技术领域：
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉 及一种交通安全信息的多跳广播方法。
背景技术：
目前，车辆自组织网(Vehicular Ad-Hoc Network, VANET)系统是智能交通系统的基础信息承载平台，它结合全球定位系统(GPS)、传感器和无线通信等技术，通过车辆节点间以及路边单元(Road Side Unit，RSU)之间信息的交互，可为人们的出行提供更安全、快捷和舒适的驾驶环境。VANET在碰撞预警、辅助驾驶、道路交通信息查询、多媒体娱乐和Internet信息服务等方面具有良好的应用前景，尤其在防碰撞预警方面的应用得到了广泛关注。它具有传统电子防撞系统无法比拟的优点，通过车辆间的无线通信技术，将紧急预警等交通安全信息采用广播的方式快速分发给周边车辆，提醒驾驶者及时有效地采取相应的回避措施，从而有效避免交通事故的发生。泛洪广播作为最简单的广播算法，其基本思想是任何节点在收到新的广播信息后均将其向传输范围内的节点转发，同时丢弃已接收过的广播信息，这种方式虽然可以尽力保证广播的覆盖范围，但也会导致大量重复信息产生的冗余、竞争和碰撞，从而形成广播风暴。在泛洪广播的基础上，大多研究拟通过减少转发节点的数目来抑制广播风暴。按照转发节点选择方式的不同，可以分为基于概率的广播、基于距离的广播和基于计数的广播等。这些方法大多是基于固定门限值，即通过将网络节点的某个属性与预先设定好的门限值进行比较，由此来决定是否转发，这虽然能在一定程度上减少转发节点数，但固定的门限值使得这些技术并不适用于快速动态变化的车载网络环境。以基于概率的广播算法为例，其主要分为加权P-坚持、时隙I坚持和时隙P-坚持协议。在加权P-坚持算法中，节点转发概率与其距离源节点的距离成正比，当节点收到广播信息后，立即或等待一定时隙后以概率P转发信息，以概率I-P丢弃该信息。由于算法中转发概率仅与取决于距离，与节点的局部密集程度无关，故在密集网络中仍然存在严重相邻节点间的竞争问题，以及稀疏网络中信息丢失的问题。基于时隙I坚持的算法则以与广播节点的距离为权重因子，将一跳传输范围划分成不同的路段，为各路段设置不同的等待时隙，距离源节点越远，等待时隙数越小，当等待时间减为零时，节点将以概率I转发广播信息。但是，由于同一路段中所有节点的等待时间相同，故在密集交通流状态下，该算法会导致同一路段中的多节点间会存在严重的竞争问题，故又提出了基于时隙P坚持的算法以进一步减小碰撞概率。但是，由于同一路段的节点距离相近，故转发概率P的差异性较小，不能保证同一时间内存在唯一转发节点，同时概率的随机性使得非最远节点可能会提前转发广播信息，不能保证最远节点优先转发，增加VANET中紧急消息的传输时延，因此，基于随机概率的抑制广播风暴的方案存在明显的缺陷。上述现有技术中广播算法的核心思想都是优先选取一跳范围内的最远节点进行转发，这虽然可以在一定程度上减小转发跳数，降低传输时延，但由于多径衰落、阴影效应，高速移动节点的多普勒效应以及建筑物的遮挡等对无线信道质量产生了严重影响，加之VANET选用开放频段，使得无线网络的信息误码率较高，很难保证交通安全信息的广播传输的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种交通安全信息的多跳广播方法，该方法同时兼顾了交通安全信息广播的有效性和可靠性，在充分保障数据转发可靠性的同时，进一步减小了同一路段多节点间的转发碰撞问题，且无需依靠中心节点控制以及邻居节点间交互信息，有效减小了系统开销和实现复杂度，并减小了 MAC 层的链路负载和广播时延，提高了 VANET系统交通安全信息广播的可靠性。本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种交通安全信息的多跳广播方法，包括检测到交通安全事件的车辆作为源节点立即广播交通安全信息TSM ；接收到该交通安全信息的节点判断是否收到过相同信息标识MID的数据包，若已收到，则丢弃该交通安全信息；否则，所述该节点根据已知的训练序列估算自身的链路信噪比SINR，并将该自身的链路信噪比SINR与预设的链路信噪比下限进行比较；若该自身的链路信噪比SINR大于预设的信噪比下限，则所述节点结合自身GPS位置信息，计算其与所述源节点间的距离，以及在所述节点行驶方向上与所述节点相距最近的交叉路口中心的距离；所述节点从接收到的交通安全信息中提取转发模式标识位，若所述源节点设定的转发模式标识位显示为直路场景，则所述节点根据公式
权利要求
1.一种交通安全信息的多跳广播方法，其特征在于， 检测到交通安全事件的车辆作为源节点立即广播交通安全信息TSM ； 接收到该交通安全信息的节点判断是否收到过相同信息标识MID的数据包，若已收至IJ，则丢弃该交通安全信息；否则，所述该节点根据已知的训练序列估算自身的链路信噪比SINR，并将该自身的链路信噪比SINR与预设的链路信噪比下限进行比较； 若该自身的链路信噪比SINR大于预设的信噪比下限，则所述节点结合自身GPS位置信息，计算其与所述源节点间的距离，以及在所述节点行驶方向上与所述节点相距最近的交叉路口中心的距离； 所述节点从接收到的交通安全信息中提取转发模式标识位，若所述源节点设定的转发模式标识位显示为直路场景，则所述节点根据公式
2.如权利要求I所述的交通安全信息的多跳广播方法，其特征在于，在所述转发所收到的交通安全信息之前，所述方法还包括 所述节点广播请求转发信息RTF包，向源节点请求转发该交通安全信息，且若所述节点在等待时间tn退避过程中，收到其他邻居节点广播的RTF包，则冻结该节点的等待时间。
3.如权利要求2所述的交通安全信息的多跳广播方法，其特征在于，所述方法还包括 当所述源节点收到请求转发信息RTF包后，读取RTF包中所包含的信息标识MID和道路标识RID，若所述源节点未收到过相同MID的RTF包，则所述源节点将发送该RTF包的节点标识ID封入准许转发信息ATF包，并广播该ATF包以准许该节点作为唯一的转发节点；若所述源节点已收到过相同MID的RTF包，则进一步判断道路标识RID是否相同，若不同，则广播ATF包，否则不处理该RTF包； 所有收到ATF包的节点提取准许转发节点的节点标识ID，并判断该节点标识是否与自身的标识ID相匹配，若匹配，则匹配的节点转发所收到的交通安全信息；若不匹配，则将所收到的交通安全信息丢弃。
4.如权利要求2所述的交通安全信息的多跳广播方法，其特征在于，所述方法还包括 若所述节点已广播了请求转发信息RTF包，且在指定的时间内未收到准许转发信息ATF包，则立即转发该交通安全信息，以防止该交通安全信息丢失。
5.如权利要求I所述的交通安全信息的多跳广播方法，其特征在于，所述方法还包括 当接收到交通安全信息的节点自身的链路信噪比SINR小于预设的信噪比下限时，所述节点主动放弃转发交通安全信息。
全文摘要
本发明公开了一种交通安全信息的多跳广播方法。首先检测到交通安全事件的车辆作为源节点广播交通安全信息TSM；接收到TSM的节点通过与源节点的距离作为权重因子，计算本节点所在路段的基准等待时隙Tn，并以链路质量SINR估计值动态调整附加转发等待时间δn，进而计算得到所述节点发送消息的等待时间tn；在等待时间tn退避为零时，立即广播RTF，上一转发节点收到RTF后，将确定唯一的中继节点来转发数据包，所述节点收到RTF后将立即转发所收到的交通安全信息。该方法结合链路质量信息，在充分保障数据转发可靠性的同时，进一步减小了同一路段多节点间的转发碰撞问题，基于RTF/ATF的转发确认机制也有效地减小了MAC层的链路负载及数据冗余。
文档编号H04W4/06GK102883274SQ20121032054
公开日2013年1月16日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者罗涛, 张磊, 刘瑞娜, 李剑峰, 郝建军, 刘丹谱, 尹长川 申请人:北京邮电大学