Vanet中基于二阶段提交悬浮信息内容一致性的方法
【专利摘要】本发明属于移动通信【技术领域】，针对VANET中悬浮信息一致性问题，采用基于二阶段提交的内容一致性策略，借助排序缓存栈进行信息的存储，以及采用基于偏移度的概率洪泛方式进行信息的转发，节点经历两个阶段，首先根据时间戳决定是否有提交权限，然后再决定是否进行信息的更新。本发明的优势在于在VANET中借助悬浮信息，可以在特定区域内进行信息的共享，如道路安全等，采用基于二阶段提交的内容一致性策略，很大程度上减少收敛速度和网络数据包数，同时很好地保证信息内容的一致性，最终帮助驾驶员及时了解视距外的路况，达到安全驾驶的目的。
【专利说明】VANET中基于二阶段提交悬淳信息内容一致性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于移动通信【技术领域】，针对VANET(VehicularAd-hocNetwork,VANET) 中悬浮信息一致性问题，提出基于二阶段提交的内容一致性策略，借助排序缓存栈进行信 息的存储，以及采用基于偏移度的概率洪泛方式进行信息的转发，节点经历两个阶段，首先 根据时间戳决定是否有提交权限，然后再决定是否进行信息的更新。本发明的优势在于在 VANET场景多车辆下，采用基于二阶段提交的内容一致性策略，能够很大程度上减少节点的 收敛速度和网络中的数据包数，同时很好地保证信息内容的一致性。
【背景技术】
[0002] 信息悬浮是一种依附地理位置的信息接入、转发和共享的方式。在VANET中借助 悬浮信息，可以在特定区域内进行信息的共享，如道路安全等，帮助驾驶员及时了解视距外 的路况。在悬浮区域内各个节点普遍采用洪泛方式转发悬浮信息，但由于网络的不稳定性 和节点的差异性，当某些节点需要更新当前悬浮信息，并向悬浮区域内其他节点洪泛更新 信息时，可能导致悬浮区域内某些节点信息不一致，如何快速收敛并且保证区域内各个节 点的悬浮信息的一致性是一个具有挑战性的问题。
[0003] 悬浮信息广泛存在于移动环境和无固定设施的环境下，它不依赖于信 息载体本身，只依附于固定的地理位置（VillalbaA，KonstantasD.Towards hoveringinformation[M]//SmartSensingandContext.SpringerBerlin Heidelberg, 2006:250-254.和DiG,SerugendoM.Dependablerequirementsfor hoveringinformation[C]//InSupplementalVolume-The37thAnnualIEEE/IFIP InternationalConferenceonDependableSystemsandNetworks(DSN' 07.2007.)〇
[0004] 信息悬浮是一种新型的基于地理位置的信息共享方式。文章描述了悬浮信息在车 联网中的实际运用。假设车联网中所有车辆都装备有传感器，具有采集、处理和转发信息的 能力，它能够借助信息悬浮技术共享交通信息，从而帮助驾驶员提前发现潜在的安全威胁， 达至丨J安全驾驶的目的（KonstantasD,VillalbaA.HoveringInformation:Aparadigmfor sharinglocation-boundinformation[C]//EuropeanConferenceonSmartSensingand Context. 2006.)。其中提出了面向悬浮信息需要亟待解决的几个问题，主要包括1)持久 性、可靠性和生命周期，2)信息的一致性，3)安全性，4)鲁棒性和自组织性。
[0005] 针对车联网中悬浮信息转发策略进行讨论，提出了概率洪泛模型，在悬浮区外 采用过渡车辆节点中继的方式，达到信息转发可达的目的（XerosA，LestasM，Andreou M,etal.InformationHoveringinVehicularAd-HocNetworks[C]//GL0BEC0M Workshops, 2009IEEE.IEEE, 2009:1-6?和XerosA,LestasM，AndreouM，etal.Adaptive probabilisticfloodingforInformationHoveringinVANETs[C]//Vehicular NetworkingConference(VNC)，2010IEEE.IEEE, 2010:239-246.)。
[0006] 针对高速路口的场景，提出了基于悬浮信息的安全信息分发方法HBID，在 该方法中，车辆根据自身位置和邻居车辆速度自适应调整广播间隔。实施结果表 明，该方法减少网络负载的同时，并且保证信息在悬浮区域内的可靠性（LiuY，Chen C，GuanX.Ahovering-basedwarninginformationdisseminationapproachin highwayentrances[C]//Communications(ICC),2014IEEEInternationalConference on.IEEE，2014:2719-2724.)。
[0007] 针对悬浮信息存储的问题，采用复制缓存算法，达到在小区域内的信息悬浮 的目的(CastroAAV,SerugendoGDM,KonstantasD.Hoveringinformation-self-organizinginformationthatfindsitsownstorage[M]//Autonomic Communication.SpringerUS, 2009:111-145.)〇
【发明内容】
[0008] 本发明针对城市VANET环境下中悬浮信息一致性问题，提出了基于二阶段提交内 容一致性的方法，每个节点维持一个排序缓存栈进行信息的存储，采用基于位置偏移度的 概率洪泛进行信息的存储转发。而针对一致性策略，我们采用二阶段提交的方式，节点经历 两个阶段，首先根据时间戳决定是否有提交权限，然后再决定是否进行信息的更新。我们的 内容一致性策略能够很大程度上减少收敛速度和网络数据包数，同时很好地保证信息内容 的一致性。
[0009] 本发明的技术方案如下三个部分：
[0010] (1)利用悬浮信息缓存栈进行悬浮信息的存储。
[0011] 节点进入锚区后，会自动分配一个和锚区内节点数目一样的大小为N缓存栈，此 栈是一个根据信息的时间戳进行排序的缓存栈，时间戳最新的排在栈顶。通过缓存栈能够 缓存需要在不同时间戳转发的悬浮信息。如果节点离开锚区，会自动清除缓存栈的内容。
[0012] 时间戳可以由当前节点需要提交更新时自动赋值，此时时间戳是精确到毫秒的锚 区内全局时间，保证时间戳的唯一性，避免信息冲突。
[0013] 每一个信息主要包括信息内容、属性、时间戳、ACK信息等字段，如图3所示。其 中，信息内容是指具体的信息内容，如安全信息、广告信息等，属性是指信息的优先级，如紧 急和非紧急信息，时间戳是指全局内唯一的时间戳，ACK用来进行信息确认。
[0014] (2)采用基于偏移度的概率洪泛方式，节点以偏移悬浮中心的程度作为概率洪泛 的几率。
[0015] 概率洪泛是一种应用较广的改进协议。当节点首次收到信息时，依一定的概率转 发信息。概率洪泛在减少网络重播信息数目和减缓数据延迟方面都有很好的性能。
[0016] 某个节点洪泛概率为当前节点的偏移程度，洪泛概率即表示当前节点的转发概 率。它将离开锚区，可以降低它的转发效率，减少数据在网络中无效转发或者不可达转发， 降低网络负载，提高网络性能。
[0017] 偏移度计算如下，假设锚区的中心坐标0(X(1，％)，而需要计算偏移度的节点的位置
【权利要求】
I. VANET中基于二阶段提交悬浮信息内容一致性的方法，其特征在于如下步骤： (1) 利用悬浮信息缓存栈进行悬浮信息的存储 节点进入锚区后，会自动分配一个和锚区内节点数目一样的大小为N缓存栈，此栈是 一个根据信息的时间戳进行排序的缓存栈，时间戳最新的排在栈顶；通过缓存栈能够缓存 不同时间戳转发的悬浮信息；如果节点离开锚区，会自动清除缓存栈的内容； 时间戳由当前节点在需要提交更新时自动赋值，此时时间戳是精确到毫秒的锚区内全 局时间，保证时间戳的唯一性，避免信息冲突； 每一个信息包括信息内容、属性、时间戳和ACK信息；其中，信息内容是指具体的信息 内容，属性是指信息的优先级，时间戳是指全局内唯一的时间戳，ACK用来进行信息确认； (2) 采用基于偏移度的概率洪泛方式，节点以偏移悬浮中心的程度作为概率洪泛的几 率； 概率洪泛是一种应用较广的改进协议，当节点首次收到信息时，依一定的概率转发信 息，概率洪泛在减少网络重播信息数目和减缓数据延迟方面都有很好的性能； 某个节点洪泛概率为当前节点的偏移程度，洪泛概率即表示当前节点的转发概率；它 将离开锚区，降低它的转发效率，减少数据在网络中无效转发或者不可达转发，降低网络负 载，提1?网络性能； 偏移度计算如下，假设锚区的中心坐标〇(x〇，y。)，需要计算偏移度的节点的位置为 Λ I VI cos Θ A(x，y)，车辆移动的速度向量^向量^与向量的夹角为Θ，则偏移度Δ= _ Δ 越大，节点A(X，y)更偏向于(Kxtl, ，反之，则偏离； 每次节点收到信息时，先计算自身节点偏移中心的程度Λ，然后再以这个Λ的几率进 行存储转发； (3) 基于二阶段提交的一致性策略，节点通过握手和提交两阶段达到一致性更新信息 发送节点为send节点，即需要提交的节点，接受节点为recv节点，即需要更新的节 占 . A. 握手阶段 当节点需要更新信息时，send节点向recv节点发送带有时间戳的访问请求，如果send 的发送的时间戳大于recv当前的时间戳,那么send获取访问权限,并返回ACK,反之,send 无法获得访问权限，并返回ACK ;获取到访问权限后，才能提交信息，即进入提交阶段；recv 节点采用时间顺序原则，一旦获得更新时间戳的访问请求，立即将旧的访问请求失效； B. 提交阶段 send节点收到ACK响应后，进行信息的提交，recv节点收到提交请求后，判断send提 交携带的时间戳是否和recv的时间戳相同，如果是，就立即更新recv的信息，否则提交失 败。
【文档编号】H04W4/02GK104519463SQ201410784927
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】吴迪, 陆伟, 马佰彪, 刘荷 申请人:大连理工大学